Mạng thông tin quang. Chương 3: mạng thông tin quang ghép bước sóng pdf

Hiệntượng này tạo nên các “thắt nút cổ chai” trong mạng + Mạng truyền tải thế hệ thứ ba: Để đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càngtăng của các ứng dụng mới, các giải pháp đã được triển kha

Trang 1

Môn học tín chỉ: MẠNG THÔNG TIN QUANG

Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính

Viện Khoa học kỹ thuật Bưu điện - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Trang 2

NỘI DUNG MÔN HỌC

 Chương 1: Tổng quan mạng thông tin quang

Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT

 Chương 2: Các thành phần cơ bản của mạng thông tin quang

 Chương 3: Mạng thông tin quang ghép bước sóng

 Chương 4: Mạng định tuyến bước sóng

 Chương 5: Công nghệ mạng quang thế hệ sau

Trang 3

CHƯƠNG 3: MẠNG THÔNG TIN QUANG

GHÉP BƯỚC SÓNG (WDM)

3.1 Mạng truyền tải quang ghép bước sóng

3.2 Các hệ thống thông tin quang ghép bước sóng

3.3 Cấu trúc mạng quang ghép bước sóng

3.4 Tính phi tuyến của hệ thống thông tin quang WDM

3.5 Các kỹ thuật ghép kênh quang

Trang 4

3.1 MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG GHÉP

BƯỚC SÓNG

3.1.1 Sơ lược công nghệ mạng truyền tải quang

Từ khi ra đời các mạng truyền tải ngày càng phát triển để đáp ứng nhu cầu băngthông ngày càng cao cho các ứng dụng mới Công nghệ truyền tải đang phải đốimặt với phải giải quyết vấn đề băng thông tăng nhanh liên tục cùng với sự pháttriển của Internet, WWW Các ứng dụng đa phương tiện (video theo yêu cầu,truyền hình tương tác, ) đòi hỏi tốc độ cao, băng thông lớn

Công nghệ truyền tải quang mới có thể hỗ trợ cho các nhu cầu băng thông này

Dựa vào công nghệ được sử dụng cho lớp vật lý, các mạng truyền tải được phânbiệt theo ba thế hệ:

+ Mạng truyền tải thế hệ thứ nhất: Là các mạng truyền tải xuất hiện trước khixuất hiện công nghệ sợi quang, các mạng này dựa vào sợi cáp đồng hoặc sóng vôtuyến để truyền tải

Trang 5

BƯỚC SÓNG (tiếp)

+ Mạng truyền tải thế hệ thứ hai: Sử dụng sợi cáp quang theo các kiến trúctruyền thống Sợi quang được sử dụng vì có băng thông lớn, tỷ lệ lỗi thấp, độ tincậy cao, có khả năng bảo quản dễ dàng, … Mặc dù hiệu suất hoạt động của thế hệthứ hai có thể được cải thiện với việc triển khai sử dụng sợi quang, nhưng hiệusuất của các mạng này bị giới hạn bởi tốc độ tối đa của các thiết bị điện tử được

sử dụng trong các bộ chuyển mạch và các nút mạng (khoảng vài Gigabit/s) Hiệntượng này tạo nên các “thắt nút cổ chai” trong mạng

+ Mạng truyền tải thế hệ thứ ba: Để đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càngtăng của các ứng dụng mới, các giải pháp đã được triển khai để khai thác băngthông rộng lớn có sẵn có trong sợi cáp quang (khoảng 30 THz trong vùng có suyhao thấp của sợi quang đơn mode ở xung quanh vùng bước sóng 1.550 nm), cácmạng truyền tải thế hệ thứ 3 ra đời Mạng truyền tải thế hệ thứ 3 được thiết kếnhư một mạng toàn quang để tránh hiện tượng “nút thắt cổ chai điện” Trongmạng này, thông tin được truyền qua mạng hoàn toàn trong miền quang

Trang 6

 Trong mạng truyền tải quang thế hệ thứ hai, vấn đề định tuyến, chuyển mạch

và xử lý thông minh đều được điều khiển ở lớp quang Băng thông sợi quangđược khai thác hiệu quả hơn bằng kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng (WDM).Với công nghệ WDM, băng thông sợi quang được chia thành số lượng lớn cáckênh theo các bước sóng khác nhau, Bên cạnh cung cấp băng thông rất lớn,các mạng WDM còn có đặc tính trong suốt với dữ liệu, do đó các mạng WDM

có thể chấp nhận dữ liệu ở dạng tốc độ bit và định dạng bất kỳ

 Trong những năm gần đây, việc ứng dụng công nghệ WDM trên sợi quang đãphát triển mạnh mẽ và bắt đầu được đưa vào sử dụng rộng rãi, trên thế giới đãhình thành cao trào nghiên cứu mạng thông tin quang Mỹ (đại diện cho khuvực Bắc Mỹ), liên minh Châu Âu, Nhật Bản đều thi nhau triển khai nghiêncứu công nghệ mạng quang Quá trình nghiên cứu trên thế giới cho thấy mạng

Trang 7

3.1.2 Mạng truyền tải quang

 Mạng truyền tải quang (OTN) bao gồm các phần tử mạng quang (ONE) kếtnối với nhau bằng các liên kết sợi quang, có khả năng thực hiện chức năngtruyền dẫn, ghép kênh, định tuyến, quản lý, giám sát và khôi phục mạng khixảy ra sự cố với các kênh quang

 Phần tử mạng ONE là phần tử có các chức năng xử lý truyền tải tín hiệu ở mộthoặc nhiều lớp mạng Quá trình nghiên cứu về OTN với các chức năng mạngquang hoàn chỉnh đã được thực hiện ở nhiều lĩnh vực như: kiến trúc mạngOTN, cấu trúc và cách ghép tín hiệu OTN, đặc tính chức năng thiết bị OTN,quản lý OTN, đặc tính lớp vật lý OTN

3.1.2.1 Kiến trúc mạng OTN

 Ngày nay, mạng viễn thông không ngừng phát triển Những yếu tố như ứngdụng mới, định dạng thông tin mới và cách truyền tải thông tin, làm chokiến trúc mạng luôn thay đổi

Trang 8

 Khuyến nghị G.873 nêu các ứng dụng của mạng OTN, bao gồm các kết nốivới mạng khác

 Ngoài ra, khuyến nghị G.Ason cũng bắt đầu được nghiên cứu về các vấn đềmạng chuyển mạch quang tự động (ASON), mạng này có khả năng thực hiệnthiết lập và chuyển mạch tự động các kết nối kênh quang Khuyến nghịG.Optperf nghiên cứu về vấn đề giám sát lỗi trong mạng OTN, đưa ra nhữngthông số yêu cầu tương ứng về kiến trúc OTN

Trang 9

+ Mạng truyền tải đường dài: Mạng truyền tải đường dài là phần lõi của toànthể kiến trúc mạng, kết nối nhiều mạng đô thị với nhau Ứng dụng của mạng này

là truyền tải, do vậy vấn đề cần quan tâm của mạng đường dài là băng thông

+ Mạng truy nhập (AN): Mạng truy nhập đứng về phía khách hàng và nằmngoài biên của mạng lõi Nó được đặc trưng bởi tính đa dạng về giao thức, kiếntrúc mạng và trải rộng trên nhiều tốc độ truyền tải khác nhau

+ Mạng đô thị (MAN): Mạng đô thị đóng vai trò chuyển tiếp giữa mạng đườngdài và mạng truy nhập Mạng MAN có nhiều thuộc tính giống như mạng truynhập (tính đa dạng về giao thức và tốc độ kênh truyền) Để đảm bảo được chứcnăng chuyển tiếp, mạng MAN phải có khả năng đáp ứng nhu cầu tăng băng thôngtruyền tải của mạng đường dài Mặt khác, nó cũng phải đáp ứng nhu cầu gia tăngkhông ngừng về số lượng kết nối và kỹ thuật truy cập của mạng AN

Trang 10

3.1.2.2 Kết cấu liên kết mạng quang

 Bất kỳ mạng thông tin nào cũng có hai loại liên kết đó là liên kết vật lý và liênkết logic (còn gọi là liên kết ảo) Trong đó, liên kết vật lý mô tả kết cấu vật lýcủa nút mạng còn liên kết logic mô tả phân bố dịch vụ giữa hai nút mạng

 Liên kết vật lý: Liên kết vật lý của mạng tức là quan hệ kết nối vật lý giữa cácđiểm nút của mạng Nó là tập hợp của các nút mạng và các sợi quang Trongthời kỳ đầu, khi kỹ thuật WDM mới phát triển, liên kết điểm-điểm là phươngthức ứng dụng duy nhất Cùng với sự phát triển của kỹ thuật nút mạng, cácOADM và OXC đã cho phép thực hiện các loại liên kết vật lý khác nhau.Ngoài phương thức kết nối đơn giản điểm - điểm, liên kết vật lý còn có cácloại kết nối khác như: kết nối hình sao, hình vòng, hình cây và hình mạng lưới

 Liên kết logic: Là sự phân bố dịch vụ giữa các điểm nút của mạng Nó quan hệ

Trang 11

 Như vậy giữa liên kết vậy lý và liên kết logíc có sự phân biệt như sau:

+ Cơ sở của liên kết vật lý là sự kết nối vật lý giữa các điểm nút mạng Cơ sởthiết kế của liên kết logic là quan hệ kết nối logic giữa các điểm nút mạng, mà cơ

sở thực hiện là quan hệ kết nối vật lý giữa các điểm nút

+ Trong mạng quang, liên kết logic phản ánh kết nối lớp kênh quang của mạngtruyền tải và chức năng xử lý Độ phức tạp của liên kết có quan hệ trực tiếp với sốlượng điểm nút, số lượng bước sóng ghép, chức năng và kết cấu của mạng

+ Thiết kế liên kết vật lý có mục đích là nhằm đáp ứng nhu cầu dịch vụ mạng,quá trình thiết kế được thực hiện sao cho phân bố địa lý của điểm nút mạng vàquan hệ kết nối vật lý giữa các điểm nút là tối ưu Mục đích thiết kế liên kết logic

là dựa vào liên kết vật lý đã có để nâng cao chỉ tiêu vận hành và kinh doanh mạngtối ưu hoá chức năng mạng của lớp kênh quang

Trang 12

3.1.3 Sự ra đời của công nghệ WDM

 Trước hết, đó là sự gia tăng liên tục về dung lượng mạng Nhân tố chính cho

sự gia tăng này là sự phát triển nhanh chóng của Internet và world wide web.Bên cạnh đó là các nhà kinh doanh ngày nay dựa vào các mạng tốc độ cao đểthực hiện việc kinh doanh Các mạng này được dùng để kết nối các văn phòngtrong một công ty, cũng như giữa các công ty phục vụ cho việc giao dịchthương mại Ngoài ra còn có sự tương quan giữa việc tăng nhu cầu và giáthành băng thông của mạng Các công nghệ tiên tiến đã thành công trong việcgiảm giá thành của băng thông Điều này lại thúc đẩy sự phát triển của nhiềuứng dụng mới sử dụng nhiều băng thông và các cấu hình hiệu quả hơn

 Thứ hai, bãi bỏ và phá vỡ sự độc quyền trong lĩnh vực viễn thông Việc phá bỏtính độc quyền trong lĩnh vực viễn thông đã kích thích sự cạnh tranh trong thị

Trang 13

 Thứ ba, sự thay đổi thể loại lưu lượng chiếm ưu thế trong mạng Ngược lại vớilưu lượng thoại truyền thống, nhiều ứng dụng mới dựa trên dữ liệu ngày càngphát triển Tuy nhiên, nhiều mạng truyền tải hiện nay đã được xây dựng chỉ để

hỗ trợ hiệu quả cho lưu lượng thoại chứ không phải là lưu lượng dữ liệu Do

đó, việc thay đổi thể loại lưu lượng là nguyên nhân thúc đẩy những nhà cungcấp dịch vụ kiểm tra lại cách thức xây dựng mạng, kiểu dịch vụ phân phối vàtrong nhiều trường hợp cần kiểm tra cả mô hình kinh doanh tổng thể của họ

 Các nhân tố trên đã dẫn đến sự ra đời và phát triển của mạng quang dunglượng cao Trong thập niên 90, sợi cáp quang đã được lắp đặt như một mạngxương sống liên kết các mạng con và trở thành nền tảng hạ tầng viễn thông Việc sử dụng kỹ thuật ghép kênh thời gian (TDM), có thể truyền thông tin với tốc độ 2,5 Gbps trên một sợi cáp quang và với việc triển khai các thiết bị có số lượng gấp 4 lần, có thể đạt được tốc độ 10 Gbps Đứng trước việc nhu cầubăng thông ngày càng tăng, các nhà cung cấp có 3 giải pháp khả thi đó là:

Trang 14

3.1.3.1 Giải pháp lắp đặt sợi cáp quang mới

 Phương pháp này đơn giản và không cần phát triển công nghệ, chỉ đơn thuần

là tăng số lượng sợi quang và thiết bị, tốc độ truyền dẫn vẫn giữ nguyên

 Giải pháp này có thể lựa chọn nếu trên tuyến truyền dẫn cần tăng băng thông

đã có sẵn số lượng sợi quang chưa dùng và khoảng cách tuyến truyền dẫn là

đủ ngắn để không cần dùng các bộ lặp, bộ khuếch đại

 Nếu khoảng cách truyền dẫn xa, khi đó chi phí sẽ tăng vọt vì mỗi hệ thống lắpthêm đều cần một số lượng bộ lặp, bộ khuếch đại, … như hệ thống cũ

 Chi phí trung bình để lắp đặt thêm một sợi cáp được ước tính khoảng 70.000USD/dặm Hơn nữa, sợi quang đơn mode đang sử dụng có một số giới hạnliên quan đến chi phí và độ trễ

 Bởi vậy việc lắp đặt sợi cáp mới là một giải pháp không thực tế đối với các

Trang 15

3.1.3.2 Giải pháp đầu tư vào TDM để đạt tốc độ bit cao hơn

 Giải pháp này tập trung vào việc tăng tốc độ truyền dẫn trên sợi quang Khi tiếp tục sử dụng phương thức truyền dẫn truyền thống này, cần phải xem xét 2 vấn đề: trước và trong khi truyền tín hiệu trên sợi quang

 Tuy nhiên, trước khi chuyển thành tín hiệu quang để truyền đi, các linh kiện điện tử có khả năng xử lý với tốc độ bit tối đa là bao nhiêu ?

 Thực tế hiện nay cho thấy, ở đa số các mạng truyền dẫn, linh kiện điện tử có khả năng đáp ứng tốt đối với các tín hiệu ở tốc độ 2,5 Gbps hoặc 10 Gbps

 Như vậy giải pháp này chưa giải quyết trọn vẹn bài toán tăng băng thông Các

mô phỏng ở phòng thí nghiệm đã cho thấy các linh kiện điện tử có khả năng hoạt động ở tốc độ 40 Gbps hoặc 80 Gbps

 Để TDM có thể đạt được những tốc độ cao hơn, các phương pháp tách/ghéptrong miền quang, được gọi là ghép kênh theo thời gian trong miền quang(OTDM) đang được tích cực triển khai

Trang 16

 Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy OTDM có thể ghép được các luồng tín hiệu 10 Gbps thành các luồng tín hiệu 250 Gbps Nhưngkhi đó, việc truyền dẫn trên sợi quang vấp phải một số vấn đề quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn như: tán sắc màu, tán sắc phân cực, …

 STM-64/OC-192 (10 Gbps) đang trở thành một giải pháp cho các nhà cung cấp muốn có dung lượng cao hơn

 Tuy nhiên, có một số vấn đề quan trọng đã hạn chế khả năng ứng dụng của giải pháp này đó là phần lớn các sợi quang đang sử dụng là sợi quang đơnmode (SMF) có độ tán sắc cao trong vùng bước sóng 1550 mm, làm cho việc truyền dẫn STM-64/OC-192 rất khó khăn

 Thực chất, tán sắc ảnh hưởng đến các thiết bị STM-64 nhiều hơn 16 lần so với ảnh hưởng của nó đến các thiết bị STM-16 Vì vậy, truyền dẫn STM-64 đòi

Trang 17

Trang 18

Bảng 3.1: Phân chia các kênh bước sóng

Băng bước sóng Phạm vi bước sóng

Trang 19

 Ban đầu, hệ thống WDM hoạt động ở băng C (vì EDFA hoạt động trong dảibước sóng này) Về sau, EDFA có khả năng hoạt động ở cả băng C và băng Lnên hệ thống WDM hiện tại có thể hoạt động ở cả băng C và băng L

 Nếu theo chuẩn ITU-T, xét khoảng cách giữa các kênh bước sóng là 100 Ghz(khoảng cách này đảm bảo khả năng chống nhiễu xuyên kênh trong điều kiệncông nghệ hiện tại), sẽ có 32 kênh bước sóng hoạt động trên mỗi băng

 Như vậy, nếu vẫn giữ nguyên tốc độ bit trên mỗi kênh truyền dẫn, sử dụngcông nghệ WDM cũng đủ làm tăng băng thông truyền dẫn trên một sợi quanglên 64 lần và khi công nghệ DWDM được triển khai, băng thông sẽ được tănglên nhiều hơn nữa và có thể đáp ứng cho các ứng dụng mới trong tương lai

 Tóm lại, để đạt được băng thông lớn hơn, giải pháp WDM/DWDM là giảipháp lựa chọn hợp lý vừa cho phép tận dụng tối đa băng thông của sợi quang,vừa cho phép tăng băng thông/tốc độ truyền dẫn

Trang 20

3.1.4 Phương pháp thiết lập ghép bước sóng hệ thống truyền tải quang

 Có hai phương pháp cơ bản để thiết lập hệ thống truyền dẫn sử dụng kỹ thuậtWDM đó là truyền dẫn ghép bước sóng quang một hướng và truyền dẫn ghépbước sóng quang hai hướng

3.1.4.1 Hệ thống truyền tải WDM đơn hướng

 Hình 3.1 thể hiện sơ đồ thiết lập hệ thống truyền dẫn WDM đơn hướng, đó là

sự kết hợp của các tín hiệu có bước sóng khác nhau vào sợi tại một đầu vàthực hiện tách chúng để chuyển tới các bộ tách sóng quang ở đầu kia

 Để thực hiện hệ thống WDM đơn hướng, cần phải có bộ ghép kênh (MUX) ởđầu phát để kết hợp tín hiệu quang từ các nguồn phát quang khác nhau đưavào sợi quang Tại đầu thu, cần phải có bộ tách kênh (DEMUX) để thực hiệntách riêng các kênh quang tương ứng

Trang 21

Hình 3.1: Hệ thống truyền tải WDM đơn hướng

Trang 22

3.1.4.2 Hệ thống truyền tải WDM song hướng

 Hình vẽ 3.2 thể hiện sơ đồ thiết lập hệ thống truyền tải WDM theo hai hướng,phương pháp này không quy định phát ở một đầu và thu ở một đầu, nghĩa là

có thể phát thông tin theo một hướng tại bước sóng 1 và đồng thời cũng thuthông tin khác theo hướng ngược lại tại bước sóng 2

Hình 3.2: Hệ thống truyền tải WDM đơn hướng

Trang 23

3.2 CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG

GHÉP BƯỚC SÓNG

 Cho đến nay có ba hệ thống thông tin quang được phát triển đó là: Hệ thốngWDM băng rộng; Hệ thống WDM băng hẹp; Hệ thống WDM mật độ cao

 Hệ thống thông tin quang WDM băng rộng:

+ Hệ thống WDM băng rộng hoạt động trên hai bước sóng ở hai băng bướcsóng khác nhau như: 850 nm và 1310 nm hoặc 1310 nm và 1550 nm

+ Thuật ngữ “WDM băng rộng” được hiểu đó là hệ thống hoạt động trên dảirộng của băng bước sóng từ 850 nm đến 1310 nm hoặc từ 1310 nm đến 1550

nm Thông thường trên mỗi hướng sử dụng một băng bước sóng

+ Hệ thống WDM băng rộng như Hình 3.3

 Hệ thống thông tin quang WDM băng hẹp:

+ Hệ thống thông tin quang băng hẹp sử dụng từ 2 đến 8 kênh, các kênh này

có khoảng cách 400GHz (tương đương với 3,2 nm) ở vùng bước sóng 1550nm

Trang 24

GHÉP BƯỚC SÓNG (tiếp)

Trang 25

+ Hiện nay hệ thống WDM băng hẹp có các kênh hoạt động trong vùng bướcsóng 1550 nm, ở đó khoảng cách giữa các kênh bước sóng là 0,8/1,6 nm (ứng vớitần số 100 GH/200 GHz)

+ Thuật ngữ “WDM băng hẹp” được hiểu đó là hệ thống hoạt động trên dảibăng bước sóng 1530 ÷ 1565 nm, mà khoảng cách giữa các kênh bước sóng 100GHz/ 200 GHz/ 400 GHz (ứng với dải rộng 0,8/1,6/3,2 nm) Như vậy, trong dảibăng bước sóng từ 1530 ÷ 1565 nm sẽ có khoảng 32/16/8 kênh bước sóng

Hệ thống thông tin quang WDM mật độ cao:

+ Hệ thống WDM mật độ cao hoạt động trên dải băng bước sóng 1530 ÷

1565 nm và có thể mở rộng tới dải bước sóng 1460 ÷ 1625 nm

+ Thuật ngữ “WDM mật độ cao” được hiểu đó là hệ thống hoạt động trên dảirộng của băng bước sóng 1530 ÷ 1565 nm hoặc mở rộng tới 1460 ÷ 1625 nm,

mà khoảng cách giữa các kênh bước sóng 25 GHz/50 (ứng với dải rộng 0,2/0,4nm) Như vậy, trong dải băng bước sóng này sẽ có 160/320 kênh

Trang 26

 Một đặc tính cơ bản của sợi quang đơn mode là băng thông rất lớn (hàng chụcTerahertz) với suy hao thấp

 Tuy nhiên, vì ảnh hưởng của tán sắc và các hạn chế trong công nghệ thiết bịquang, việc truyền tải trên một kênh bị giới hạn chỉ trong một phần dunglượng sợi quang

 Cho nên, để tận dụng triệt để ưu điểm của sợi quang, sử dụng hệ thống WDM

Trang 27

Hình 3.4: Hệ thống WDM băng rộng

Trang 28

3.3 CẤU TRÚC MẠNG QUANG GHÉP

BƯỚC SÓNG

 Các hệ thống WDM hiện nay sử dụng mỗi bước sóng như một kênh riêng biệt,mỗi kênh có thể truyền tải lưu lượng đồng nhất hoặc không đồng nhất, chẳnghạn như: Hệ thống đồng bộ SONET/ SDH trên một kênh; phương thức chuyểngiao không đồng bộ (ATM) trên một kênh; ghép kênh theo thời gian (TDM)thoại, hình ảnh hoặc Internet trên một kênh khác; v.v

 Hơn nữa, WDM còn có khả năng chuyển tải lưu lượng có tốc độ bít khác nhau,

vì vậy, tùy thuộc vào ứng dụng mà một bước sóng có thể truyền tải lưu lượng

ở tốc độ khác nhau STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 và bước sóng khác cóthể truyền tải ở tốc độ thấp hơn

 Sợi quang đặc biệt có thể sử dụng toàn bộ phổ bước sóng từ 1310 nm tới trên

1600 nm, mặc dù công nghệ sợi quang mới có thể mở ra vùng phổ rộng,nhưng không phải tất cả các thành phần quang đều hoạt động hiệu quả như

Trang 29

 Ví dụ, EDFA hoạt động tốt nhất trong dải 1550 nm, theo khuyến nghị củaITU-T G.692, trong dải bước sóng từ 1530 nm tới 1565 nm, nếu khoảng cáchkênh 100 GHz thì sẽ có 43 kênh bước sóng mà mỗi kênh truyền tải một tínhiệu OC-192 ở tốc độ 10 Gbps

 Hiện nay, các hệ thống WDM thương mại đã có 16, 40, 80, 128 kênh bướcsóng, với 40 kênh bước sóng thì khoảng cách kênh là 100 GHz và với 80 kênhbước sóng thì khoảng cách kênh là 50 GHz

 Mạng WDM về cơ bản có 4 cấu trúc liên kết mạng quang: Cấu trúc WDMđiểm - điểm có hoặc không có nút xen rẽ kênh quang (OADM); mạng mắt lướiliên kết hoàn toàn; mạng hình sao; mạng vòng WDM với các nút OADM

 Mỗi cấu trúc liên kết có những yêu cầu riêng tùy theo các ứng dụng, ngoài racòn có cấu trúc liên kết mạng kiểu lai ghép bao gồm các tuyến liên kết hìnhsao và/hoặc tuyến liên kết vòng kết nối với tuyến liên kết điểm - điểm, nhưmạng quang trung tâm (MONET)

Trang 30

3.3.1 Cấu trúc liên kết mạng quang điểm - điểm

Cấu trúc này được sử dụng chủ yếu đối với truyền tải đường dài yêu cầu tốc độsiêu cao (từ 10 tới 40 Gbps), tính toàn vẹn và ổn định của tín hiệu cao, khả năngkhôi phục kênh nhanh

+ Khoảng cách giữa đầu phát và thu có thể lên tới vài ngàn km và số lượng bộkhuếch đại giữa hai điểm đầu cuối nhỏ hơn 10, xác định bởi suy hao công suất vàméo tín hiệu

+ Cấu trúc liên kết mạng điểm - điểm có xen/rẽ kênh cho phép xen và rẽ cáckênh dọc theo đường truyền dẫn; số lượng kênh, khoảng cách kênh, loại sợiquang, phương pháp điều chế tín hiệu và các thành phần quang là những tham sốquan trọng để tính toán quỹ công suất

+ Trong WDM, mỗi kênh truyền dẫn trên một bước sóng xác định (i) gọi là

“kênh quang” có thể truyền tải các loại dữ liệu khác nhau (thoại, số liệu, hình ảnh,

Trang 31

+ Trong các tuyến thu phát quang, có một số thành phần quang tham gia như:sợi quang; bộ khuếch đại quang; OADM; bộ lọc quang; bộ ghép nối quang; nguồnLaser; bộ điều chế; bộ thu

Trang 32

3.3.2 Cấu trúc liên kết mạng quang vòng kín

Mạng vòng WDM gồm sợi quang có cấu hình vòng với đầy đủ các nút liên kết,một số hệ thống có hai vòng sợi quang để bảo vệ mạng

Tốc độ bít mỗi kênh bước sóng có thể là 622 Mbps hoặc 1,25 Gbps, một trongcác nút trên vòng là một trạm trung tâm, nơi mà tất cả các bước sóng bắt đầu, kếtthúc, quản lý và liên kết với các mạng khác

Mỗi nút và trung tâm có bộ ghép xen/rẽ kênh quang (OADM) để xen hoặc rẽ cáckênh bước sóng, trong các mạng vòng WDM, trạm trung tâm có thể bắt đầu vàkết thúc bằng một số loại lưu lượng (STM, IP, video)

Trạm trung tâm quản lý tất cả các kênh bước sóng liên kết giữa các nút cũng nhưcác loại lưu lượng, tại một OADM, một hoặc nhiều tần số quang được xen/rẽ,trong khi lại truyền trong suốt đối với các tần số thông qua

Tuy nhiên, vì số lượng OADM tăng lên, cho nên tín hiệu có thể bị suy giảm và

Trang 33

BƯỚC SÓNG (tiếp

Trang 34

3.3.3 Cấu trúc liên kết mạng quang tập trung

Nhìn chung, trạm tập trung để ghép và tách các loại tải lưu lượng khác nhau như:giao thức truyền tải thông tin (TCP)/giao thức Internet (IP); ATM; STM; Ethernettốc độ cao (1 Gbps, 10 Gbps); v.v

Mỗi loại lưu lượng được gửi tới giao diện vật lý tương ứng, nơi bước sóng xácđịnh và điều chế ở bộ chuyển đổi điện - quang

Các tín hiệu điều chế quang từ mỗi nguồn sẽ được ghép kênh quang và ghép vàosợi quang tại đầu phát

Ở đầu thu, tín hiệu WDM tách ra thành các bước sóng thành phần và nó chuyểnđổi mỗi tín hiệu điều chế quang thành tín hiệu điện

Mỗi tín hiệu điện được định tuyến tới giao diện vật lý tương ứng (TCP/IP, ATM,STM, )

Trang 35

Trang 36

3.3.4 cấu trúc liên kết mạng quang WDM dạng mắt lưới

Cấu trúc liên kết mạng quang dạng mắt lưới như Hình 3.6

Không giống như mạng vòng kín có phần tử cơ bản là các OADM nối với nhaubằng 2 sợi quang thực hiện các chức năng xen/rẽ, cho đi xuyên qua đối với cáckênh bước sóng chuyển tiếp, mạng mắt lưới có phần tử cơ bản là các kết nối chéoquang (OXC) liên kết với nhau bằng nhiều cặp sợi quang Mỗi OXC có thể thựchiện định tuyến các bước sóng truyền trong các sợi đầu vào, đầu ra và trong nội

bộ thiết bị bằng cách cấu hình chuyển mạch trong OXC

Nếu OXC không thực hiện chức năng chuyển đổi bước sóng gọi là OXC địnhtuyến bước sóng (WR - OXC) Mạng có các WR-OXC làm nút mạng gọi là mạngliên tục bước sóng, vì trong mạng này, kênh quang từ nút mạng nguồn đến nútđích sử dụng cùng một bước sóng trên tất cả các liên kết kênh quang

Trong mạng liên tục bước sóng, do không có khả năng chuyển đổi bước sóng tại

Trang 37

Hình 3.6: Cấu trúc mạng quang WDM dạng mắt lưới

Trang 38

 Hiện tượng nghẽn bước sóng xảy ra khi kênh quang được thiết lập sử dụngbước sóng i có một liên kết quang đã sử dụng bước sóng i rồi, mặc dù vẫncòn dư các bước sóng khác chưa dùng

 Để tránh hiện tượng nghẽn bước sóng, người ta thiết kế các OXC thực hiệnthêm chức năng chuyển đổi bước sóng tại các nút mạng, gọi là bộ kết nối chéoquang chuyển đổi bước sóng (WT - OXC)

 Mạng có các WT - OXC làm nút mạng gọi là mạng chuyển đổi bước sóng, vìtrên một kênh quang không nhất thiết phải sử dụng một bước sóng duy nhất,

mà có thể sử dụng nhiều bước sóng trên các liên kết quang khác nhau

 Các bộ kết nối chéo quang không những cung cấp khả năng định tuyến bướcsóng linh động, mà còn có thể sử dụng cơ chế bảo vệ hoặc cơ chế phục hồi đốivới các sự cố mạng

 Cơ chế bảo vệ thực hiện chuyển mạch lưu lượng đến các kênh bước sóng đãđịnh trước (dành sẵn từ trước với mỗi trường hợp xảy ra sự cố) Ngược lại, cơ

Trang 39

3.3.5 Đánh giá các mô hình cấu trúc liên kết mạng quang WDM

 Trong 3 cấu trúc liên kết mạng quang WDM nghiên cứu ở trên, cấu trúc lienekết điểm - điểm (trên thực tế có thể triển khai thành cấu trúc tuyến tính thẳng),còn cấu trúc liên kết vòng kín và cấu trúc liên kết mạng mắt lưới thích hợp vớiyêu cầu thực tế hơn cả: nối đến nhiều điểm hơn, cơ chế bảo vệ tốt hơn, linhđộng hơn trong vấn đề bảo vệ Do đó, cần quan tâm đến hai cấu trúc liên kếtnày khi thiết kế hệ thống truyền tải quang WDM

 Bảng 3.2 đưa ra đánh giá hai cấu trúc liên kết mạng vòng kín và mạng mắtlưới dựa trên các tiêu chí cơ bản như: chi phí liên kết quang, tính linh động,khả năng khắc phục sự cố, thời gian khắc phục sự cố

Trang 40

Bảng 3.2 : Đánh giá cấu trúc liên kết mạng vòng kín và mạng mắt lưới

Chi phí liên kết

Chi phí nút mạng

Chi phí quản lý

Độ linh động

Khả năng khắc phục sự cố

Thời gian khắc phục sự cố

Och-DPring Cao hơn Thấp nhất Thấp Trung

Trung

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	2,36 MB

Mạng thông tin quang. Chương 3: mạng thông tin quang ghép bước sóng pdf

Hiệu ứng trộn bốn bước sóng (FWM)

Kỹ thuật ghép kênh quang thời gian (OTDM)