c. Kết cấu OXC dựa vào chuyển mạch chia bước súng
1.2.3.10Chuyển mạch khụng gian
Cỏc ma trận chuyển mạch khụng gian được sử dụng trong cỏc thiết bị OADM và OXC. Cỏc thiết bị này dựa vào hoạt động cơ học bao gồm motor, điện tử tĩnh hoặc ỏp điện làm lệch cỏc vi gương cho chuyển mạch cỏc tớn hiệu quang. Do yờu cầu chuyển động cơ học của phần tử chuyển mạch thời gian đạt được dải khỏ rộng từ 30ms đến 500ms. Thiết bị dẫn súng tạo tỏc dụng của nhiệt năng hoặc hiệu ứng quang- điện là cú thời gian chuyển mạch tương đối nhanh, bảng 1.1 bao gồm cỏc đặc tớnh của cỏc ma trận chuyển mạch khỏc nhau.
Cụng nghệ Cơ học Nhiệt Cơ-quang
Sự kớch thớch Motor Mirror Electro- static Polyme Thermal Kớch cỡ 64x64 100x100 8x8 64x64 16x16 8x8 27x27 8x8 8x8
Suy hao xen 2 2 4 8 8 8
Thời gian chuyển mạch (ms) 500 30 40 2 2 < 2 Sự cỏch ly cỏc kờnh (dB) 60 60 60 50 40 30
Bảng 1.1 Tớnh chất của thiết bị ma trận chuyển mạch quang
a. Cỏc chuyển mạch cơ bản
Chuyển mạch quang phõn chia theo khụng gian
Khoỏ quang khụng gian (SOS – Space Optical Switch) là khoỏ cơ bản nhất trong chuyển mạch quang. Nú cú thể trực tiếp tạo thành phần tử chuyển mạch thời gian và phần tử chuyển mạch bước súng. Khoỏ quang khụng gian cú thể chia làm hai loại: sợi quang và loại khụng gian.
Loại khoỏ quang cơ bản là loại sợi quang, đầu vào và đầu ra cú hai sợi quang, cú thể hỡnh thành hai trạng thỏi kết nối là kết nối song song và kết nối chộo nhau.
Khoỏ quang 2x2 trong hỡnh 1.31 (a) và (b) là loại khoỏ quang kiểu ống dẫn súng, nhờđiều khiển bờn ngoài để thay đổi chiết suất của sợi để chọn đầu ra. Tiến hành điều khiển hiệu suất khỳc xạ do điện ỏp bờn ngoài đưa vào hỡnh thành
điện trường (khoỏ quang kiểu điện quang), hoặc thụng qua sợi đốt núng (khoỏ quang kiểu nhiệt quang). Loại khoỏ quang này khi chuyển mạch tớn hiệu, ngoài tổn hao của bản thõn nú để chuyển mạch, tất cả cụng suất tớn hiệu đến sợi quang đầu ra sẽ lóng phớ đi một nửa năng lượng, từ đú dẫn đến tổn hao phụ, mà số đường chuyển mạch càng nhiều thỡ tổn hao càng lớn. Dựng bộ khuếch đại quang làm khoỏ quang kiểu giao diện cú thể giải quyết vấn đề này. Nhưng khi quỏ nhiều khoỏ khụng gian nối với nhau thành bộ chuyển mạch lớn, thỡ bộ khuếch đại quang gõy ra hiện tượng bức xạ và làm băng thụng hẹp lại. Loại khoỏ hỡnh
1.31 (c) cú khả năng truyền quảng bỏ, điều này rất cú lợi khi cung cấp dịch vụ quảng bỏ. Ngoài ra cú loại khoỏ quang cơ khớ thường dựng, cú ưu điểm là tổn hao nhỏ, độ cỏch ly cao làm việc ổn định tin cậy… nhưng tốc độ khoỏ tương đối chậm
Giao diện quang
a) Khoỏ quang 2 x 2 b) Khoỏ quang 1 x 2 c) Khoỏ quang kết nối song song kết nối chộo khụng gian Hỡnh 1.31 Phưong ỏn thực hiện khoỏ quang khụng gian
Chuyển mạch quang phõn chia theo thời gian
Chuyển mạch quang chia thời gian là phõn phối thời gian tại đầu ra cho cỏc tớn hiệu vào khỏc nhau. Thớ dụ phõn phối thời gian tj tại đầu ra cho tớn hiệu vào tại thời gian tj. Giảđịnh tớn hiệu quang ghộp kờnh thời gian mỗi khung ghộp T khe thời gian, độ rộng cỏc khe bằng nhau và cựng trờn một kờnh.
Chuyển mạch quang chia thời gian phải cú bộ chuyển mạch khe thời gian TSI (Time Slot Interchanger) để chuyển mạch bất kỳ một khe thời gian tại đầu vào đến một khe thời gian tại đầu ra.
Chuyển mạch khe thời gian cần phải cú bộ trễ quang. Bộ kớch quang cú thể dựng làm bộ trễ quang nhưng chỉ trễ theo vị trớ mà lại mắc phải vấn đề về tốc độ và dung lượng chuyển mạch. Dõy trễ sợi quang rất thớch hợp gõy trễ của chuyển mạch thời gian. Nú lấy độ rộng của khe thời gian làm đơn vị, tớn hiệu quang cần trễ bao nhiờu khe thời gian thỡ nú đi qua bấy nhiờu đơn vị chiều dài
sợi quang. Cho nờn bộ chuyển mạch khe thời gian hiện nay do khoỏ quang khụng gian và nhúm sợi dõy trễ tạo thành như hỡnh 1.32. (a) (b) (c) (d) Hỡnh 1.32 Bốn loại chuyển mạch khe thời gian
Chuyển mạch quang phõn chia theo bước súng.
Ghộp kờnh bước súng dày đặc là xu thế trong thụng tin quang. Nú lợi dụng băng thụng rộng của sợi quang, trong cửa sổ bước súng 1550nm cú tổn hao thấp để ghộp kờnh nhiều tớn hiệu quang và nõng dung lượng thụng tin sợi quang lờn rất cao. Chuyển mạch bước súng trong thụng tin quang là bước súng λi bất kỳ trong tớn hiệu ghộp bước súng được biến đổi thành bước súng λjkhỏc.
Chuyển mạch bước súng quang cần bộ biến đổi bước súng (Wavelegth Converter ) bộ tỏch bước súng để chia cắt kờnh tớn hiệu về khụng gian, tiến hành chuyển đổi bước súng đối với mỗi một kờnh, rồi ghộp lại và đưa ra như trờn hỡnh 1.33.
Hiện nay cú ba phương phỏp chuyển đổi bước súng :
• Sử dụng bộ biến đổi bước súng O/E/O chuyển đổi tớn hiệu quang thành tớn hiệu điện, rồi dựng tớn hiệu điện điều chế Laser, điều chỉnh bước súng ra
của Laser để chuyển đổi bước súng, phương ỏn này cú thể sửa xung, khuếch đại nhưng mất tớnh trong suốt của miền quang.
• Lợi dụng đặc tớnh bóo hoà và hấp thụ của bộ khuếch đại bỏn dẫn, lợi dụng hiệu ứng điều chế tăng ớch xen kẽ nhau của bộ khuếch đại bỏn dẫn hoặc hiệu ứng điều chế pha xen kẽ nhau để thực hiện biến đổi bước súng.
Lợi dụng hiệu ứng trộn tần bốn bước súng trong bộ khuếch đại quang bỏn dẫn và cỏc ưu điểm tốc độ cao, băng tần rộng và tớnh trong suốt tốt trong miền quang.
Bộ chuyển đổi bước súng
Hỡnh 1.33 Chuyển mạch quang phõn chia theo bước súng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chuyển mạch quang phức hợp.
Chuyển mạch quang phức hợp là sự kết hợp cỏc phương thức chuyển mạch khụng, thời gian, bước súng.
Trờn hỡnh 1.34 là cấu trỳc của hai loại chuyển mạch quang kết cấu kiểu TST và STS, hỡnh 1.35 là cấu trỳc của chuyển mạch quang khụng gian ghộp bước súng.
a) Kết cấu TST b) Kết cấu STS
Hỡnh 1.35 Modun chuyển mạch quang khụng gian ghộp kờnh bước súng
1.3 Cấu trỳc mạng WDM
Khi ra đời hệ thống WDM chỉ đơn giản là cấu trỳc điểm- điểm. Hiện nay cỏc mạng WDM cú cấu trỳc mạng phức tạp hơn rất nhiều. Nú bao gồm cỏc mạng con được kết nối trực tiếp với nhau. Cú hai loại cấc trỳc mạng con như sau: Cấu trỳc Ring, và cấu trỳc Mesh, cấu trỳc hỡnh sao đơn cấu trỳc hỡnh sao kộp.
1.3.1 Cấu trỳc mạng ring
Một node chỉ liờn kết vật lý trực tiếp với hai node liền kề tạo thành vũng ring khộp kớn. Về kết nối logic, một node cú thể cú kết nối đến tất cả cỏc node bằng cỏch định tuyến qua cỏc node trung gian. Kết nối này thuận lợi cho việc bảo vệ với hiệu năng cao, giỏ thành thấp và sử dụng cỏc phần tử mạng hiệu quả. Mỗi node ring cú cỏc bộ ghộp kờnh xen/rẽ quang OADM để rẽ /xen cỏc bước súng. Hỡnh 1.36 miờu tả kết nối ring 5 node.
1.3.2 Cấu trỳc mạng Mesh
Một node cú thể kết nối vật lý đến tất cả cỏc node khỏc hoặc là cú kết nối đến một node bất kỳ. Nú cung cấp nhiều khả năng định tuyến. Lưu lượng trờn cỏp trong mạng Mesh cú thể mở rộng, và dung lượng yờu cầu trờn tuyến cú thể dễ dàng dự bỏo được. Cấu trỳc này cú độ tin cậy cao, nhưng kết cấu phức tạp, việc điều khiển và quản lý đũi hỏi phức tạp hơn. Nú thường được sử dụng trong cỏc mạng trục yờu cầu độ tin cậy cao. Hỡnh 1.37 mụ tả một mạng Mesh cú cấu trỳc 6 node.
Hỡnh 1.37 Cấu trỳc dạng Mesh.
1.3.3 Cấu trỳc hỡnh sao đơn
Từ node trung tõm tớn hiệu được truyền thẳng đến cỏc node khỏc như trờn hỡnh 1.38. Cấu trỳc này đơn giản, cho phộp truyền được dung lượng kờnh lớn, thiết bị mạng khụng phức tạp, thuận lợi cho khai thỏc và bảo dưỡng. Tuy nhiờn cấu trỳc này cú nhược điểm là sử dụng nhiều sợi quang do đú khụng tận dụng được hiệu quả băng tần. Một nhược điểm giữa node trung tõm phải cú khả năng dung lượng cao, mà khi node này cú sự cố thỡ hệ thống khụng làm việc được.
1.3.4 Cấu trỳc hỡnh sao kộp
Đối với cấu trỳc hỡnh sao kộp, ngoài node trung tõm cũn cú cỏc thiết bị đầu xa. Từ node trung tõm tới cỏc thiết bịđầu xa, cũng như từ cỏc thiết bị đầu xa tới node con đều cú cấu trỳc hỡnh sao, như vậy tạo thành cấu trỳc hỡnh sao kộp như trờn hỡnh 1.39. Cấu trỳc kộp cho phộp sử dụng hiệu quả vỡ mỗi nhỏnh cú thể cú nhiều node con. Tuy nhiờn cấu trỳc này cú nhược điểm là do cú sử dụng thiết bị đầu xa nờn chi phớ lắp đặt cao hơn, cấu hỡnh phức tạp hơn sẽ làm giảm độ tin cậy, khú phỏt triển cho cỏc dịch vụ băng rộng. Cũng giống nhưđặc điểm chung của cấu trỳc hỡnh sao, cấu hỡnh này đũi hỏi năng lực quản lý của node trung tõm phải mạnh, cú thể lưu thoỏt thụng tin giữa cỏc node trung tõm tới cỏc node con, và giữa cỏc node con với nhau.
Hỡnh 1.39 Cấu trỳc hỡnh sao kộp
1.4 Cỏc kiến trỳc mạng lừi điển hỡnh
Cỏc mạng phõn cấp sẽ tạo điều kiện dễ dàng trong định tuyến và quản lý. Về thực nghiệm mạng lừi được chia ra cỏc cấp từ quan điểm định tuyến lưu lượng. Kiến trỳc này cú thể chuyển đổi một cỏch tự nhiờn sang miền topo liờn kết nối thớch hợp, kết quả được cỏc topo mạng phức hợp. Trong phần sau chỳng ta nghiờn cứu những loại kiến trỳc quang phõn cấp mà bao gồm những kiến trỳc con cơ bản sau
• Cỏc Ring OMS-SP
• Mesh quang dựa trờn OXC
- OMS-OP là một kiến trỳc hoàn toàn quang rất tiện lợi, cả định tuyến và bảo vệ đều thực hiện bằng quang. Do đú mong muốn rằng OMS-OP ring sẽ mang đến những vấn đề đặc biệt mà phải tớnh đến trong quy hoạch mạng quang.
- Mesh quang dựa trờn OXC được nhỡn nhận là một kiến trỳc quang tiến tiến, nú đưa ra định tuyến quang và sự phục hồi cú thể gúp phần làm đơn giản húa sự phức tạp của thiết bị điện trong những mạng Mesh dung lượng cao.
Những cấu hỡnh mạng phõn cấp được lựa chọn nhỡn nhận là cú khả năng tốt trong việc chia nhỏ cỏc mạng thực tế với khả năng quản lý tốt hơn. Trong quỏ trỡnh phỏt triển từ mạng cũ sang mạng mới dựa trờn nền tảng những cấu hỡnh mạng quang mới, những cấu hỡnh này được mong đợi là hữu ớch trong nhiều mạng khỏc nhau và sẽ cú khả năng triển khai ở nhiều giai đoạn khỏc nhau.
Cỏc nghiờn cứu giới hạn chỉ ở kiến trỳc hai lớp bởi vỡ những kiến trỳc này cú thểđược quan tõm là một giải phỏp hiện thực cho những mạng lừi. Những cấc trỳc mạng quang phức hợp bao gồm những mạng vựng này sẽ cú hiệu năng phụ thuộc vào những kiểu bảo vệ và chiến lược định tuyến lại được ỏp dụng cho những mạng con riờng biệt. Chỉ những kiến trỳc liờn kết nối những node kộp là được lựa chọn vỡ những mạng lừi lớn dung lượng cao việc tỏch ra cỏc phương phỏp định tuyến là yờu cầu cần thiết.