CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG KHỐI XỬ LÝ MÀO ĐẦU DỰA TRÊN KỸ THUẬT
4.1 MÔ HÌNH KIẾN TRÚC NÚT CHUYỂN MẠCH GÓI TOÀN QUANG SỬ DỤNG KHỐI MPPM-HP
4.1.1 Mô hình kiến trúc của nút OPS sử dụng khối MPPM-HP
Mô hình kiến trúc của nút 1K OPS sử dụng MPPM-HP đơn bước sóng được đưa ra trong hình 4.1. Về cơ bản mô hình kiến trúc nút OPS sử dụng MPPM-HP cũng giống như trong nút sử dụng PPM-HP [21] bao gồm hai khối chức năng chính: khối xử lý mào đầu (MPPM-HP) và khối chuyển mạch quang.
4Một phần nội dung của Chương 4 đã được công bố trên tạp chí Tạp chí nghiên cứu khoa học và công nghệ quân sự - Viện khoa học Công nghệ và Quân sự [J2], tạp chí Tạp chí quốc tế có chỉ số IF= 1.57 (International Journal of Electronics and Data Communications) [J3] và tạp chí Tạp chí khoa học và công nghệ- Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội [J5].
Trong khối MPPM-HP có bốn khối chức năng con: khối tách định thời (CEM) [26], [39], [41], khối tách địa chỉ mào đầu toàn quang sử dụng điều chế vị trí xung sửa đổi (MPPM-HEM) [21], [25], [54], [67], khối tạo bảng định tuyến MPPM (MPPRT) và khối tương quan quang với các cổng AND quang [37]. Trong khối MPPM-HEM có hai khối cơ bản: Khối chuyển đổi các bit nối tiếp thành song song (SPC) và khối chuyển đổi địa chỉ MPPM (MPPM-ACM). Trong khối tạo bảng định tuyến MPPM (MPPRT) có hai khối cơ bản: Khối kiểm tra trạng thái các bit điều khiển (SW) và các bảng định tuyến con MPPM (MPP-SRTs). Về cấu trúc một số khối chức năng con giống như trong nút sử dụng PPM-HP: khối CEM, khối SPC và khối tương quan quang với các cổng AND quang. Cụ thể về các khối chức năng con trong khối MPPM-HP sẽ được phân tích chi tiết ở mục 4.2.
Khối chuyển mạch quang gồm có hai khối chức năng con: Khối điều khiển chuyển mạch (OSC) và khối chuyển mạch quang (OS) [91], [95].
Hình 4.1: Kiến trúc nút lõi toàn quang đề xuất dựa trên MPPM-HP.
4.1.2 Hoạt động của nút chuyển mạch gói MPPM-HP
Hình 4.2 minh họa cụ thể một mô hình kiến trúc nút chuyển mạch gói toàn quang một cổng vào, bốn cổng ra (K=4), sử dụng MPPM-HP với trường địa chỉ mào đầu gói N= 5 bit và trường điều khiển trường địa chỉ mào đầu C= 2 bit.
Gói tin đầu vào Pin(t) sau khi được phân chia nhờ bộ chia (Splitter) và đưa tới các khối chức năng con: CEM, SPC và OS với thời gian trễ tương ứng bằng 0, TCEM
(thời gian yêu cầu để tách định thời), và TMPPM-HP (tổng thời gian yêu cầu để xử lý mào đầu MPPM). Xung định thời Clk(t) được tách nhờ CEM (gồm hai chuyển mạch SMZ nối tầng). Xung định thời Clk(t) được sử dụng để điều khiển hoạt động các khối chức năng con: khối SPC, khối MPPM-ACM và khối tạo bảng định tuyến MPPM (MPPRT). Xung định thời sẽ được làm trễ một khoảng thời gian tương ứng lần lượt là 0, TACM và TMPPRT trước khi được đưa tới các khối chức năng con này, để tách các bít địa chỉ, chuyển đổi các bít địa chỉ sang dạng MPPM và tạo bảng định tuyến con MPPM.
Hình 4.2: Kiến trúc nút lõi toàn quang dựa trên MPPM-HP với N=5, C=2.
Đầu vào của MPPM-ACM là xung định thời x(t), trong đó x(t)= .Clk(t+TACM), với là hệ số chia. Dựa vào giá trị 0/1 của các bit địa chỉ ai (i= 0,…, N-C-1) trong trường địa chỉ mào đầu, x(t) sẽ được làm trễ hoặc chuyển tiếp khi truyền qua (N-C)
chuyển mạch. Với ai = 0 (i= 0,…, N-C-1) thì x(t) sẽ được chuyển tiếp qua chuyển mạch, với ai = 1 (i= 0,…, N-C-1) thì x(t) sẽ được làm trễ với thời gian trễ tương ứng qua chuyển mạch. Khi đó, ở đầu ra của MPPM-HEM sẽ được chuyển thành một mẫu địa chỉ MPPM, XMPPM(t) được cho bởi [24b]:
1
0
( ) 2 , 0,1
N C
i
MPPM i S i
i
X t x t a T a
(4.1)
Một phần xung định thời Clk(t) được đưa đến các chuyển mạch SWN-1 , ..., SWN-C như một xung đơn đầu vào ei(t) và nó được chuyển mạch đến một trong hai đầu ra, chuyển mạch đến đầu ra nào là do trạng thái của các bit điều khiển aN-1,..., aN- C quyết định. Chuyển mạch SWN-1 sẽ được điều khiển bởi aN-1 và đầu ra của nó được đưa đến các chuyển mạch SWN-2. Quá trình được thực hiện tương tự cho đến chuyển mạch SWN-C để tạo mẫu địa chỉ 𝐸𝑘′(𝑡)(k= 1, 2,..., M) tương ứng trong bảng định tuyến con. Lưu ý là duy nhất một mẫu địa chỉ bảng định tuyến con được sử dụng để tương quan với địa chỉ chuyển đổi MPPM. Xét trường hợp: trường địa chỉ mào đầu N=5 bit, trường điều khiển C=2 bit (tương ứng K=4 cổng ra của nút OPS như trên hình 4.2), khi đó đầu ra của các mẫu địa chỉ bảng định tuyến con 𝐸𝑘′(𝑡) cho bởi:
4 3
1 4 3
'
1 1
4 3
4
2 4 3
'
2 2
4 3
3
3 4 3
' 3
4 3
( 2 2 ) khi ( , ) (1,1)
( ) ,
0 khi ( , ) (1,1)
( 2 ) khi ( , ) (1, 0)
( ) ,
0 khi ( , ) (1, 0)
( 2 ) khi ( , ) (0,1)
( )
0 khi ( , ) (0,1
k
k
k
k S
d k
k S
d k
k S
d
e t d T a a
E t d P
a a
e t d T a a
E t d P
a a
e t d T a a
E t
a a
3
4 4 3
'
4 4
4 3
, ) khi ( , ) (0, 0)
( ) ,
0 khi ( , ) (0, 0)
k
k
k S
d k
d P
e t d T a a
E t d P
a a
(4.2)
trong đó mỗi phần tử dk tương ứng với các giá trị thập phân của các bit địa chỉ chuyển đổi MPPM gán cho đầu ra thứ k (k= 1, 2,..., M).
Nhận dạng địa chỉ mào đầu được thực hiện bằng tương quan trường địa chỉ chuyển đổi MPPM (được chuyển từ trường nhị phân (N-C) bit) với một mẫu địa chỉ