NGHIÊN cứu GIẢI PHÁP ĐỊNH TUYẾN và gán PHỔTẦN TRONG MẠNG lưới bước SÓNG LINH HOẠT sử DỤNG kỹ THUẬT CHUYỂN MẠCH THÔ

Mạng quang lưới bước sóng linh hoạt EON có thể cải thiện một cách đáng kểđiều này bằng việc tối đa hóa hiệu quả việc cấp phát phổ tần do có khả năng thích nghivới các điều kiện thực tế c

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

B Tên Đề Tài

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN PHỔ TẦN TRONG MẠNG LƯỚI BƯỚC SÓNG LINH HOẠT SỬ DỤNG KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH THÔ

C Nội Dung Chương

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Điểm: (bằng chữ ……… )

Ngày… tháng…… năm 2016 Giáo viên hướng dẫn TS.Lê Hải Châu

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Điểm: (bằng chữ ……… )

Ngày… tháng…… năm 2016

Giáo viên phản biện

Lời đầu tiên em muốn gửi lời cám ơn sâu sắc nhất đến tất cả các thầy cô tại HỌCVIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG trong suốt thời gian 4 năm qua,thầy cô đã cùng với tri thức và sự tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quýbáu cho chúng em Đó là những kiến thức quý giá, là nền tảng cơ bản cho em bướcvào cuộc sống trong tương lai.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy TS Lê Hải Châu thầy đã tận tâm hướng dẫn emtrong suốt quá trình làm đồ án của mình Nhờ vậy mà chúng em đã hoàn thành đồ ánmột cách tốt nhất Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Thầy

Do thời gian có hạn và kiến thức chuyên môn cũng như thực tế của bản thân cònnhiều hạn chế nên bản đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong nhậnđược sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án này được hoàn thiện hơn.Chúng em rất mong được sự góp ý từ quý Thầy Cô để kiến thức của chúng em tronglĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Dưới áp lực dịch chuyển loại hình dịch vụ viễn thông với yêu cầu ngày càng cao

về băng thông và chất lượng dịch vụ cùng sự phát triển mạnh mẽ của truy nhập băngrộng tốc độ cao, các mạng truyền thông đang dần được quang hóa đến gần thuê baohơn để đáp ứng nhu cầu lưu lượng Internet đang tăng nhanh Công nghệ WDM có lướibước sóng theo tiêu chuẩn của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) chia dải phổ tầnthành các khe phổ tần cố định 50 GHz và cấp phát không hiệu quả thì lưới này khôngcòn phù hợp để truyền dữ liệu Giải pháp để thay thế tiêu chuẩn 10 năm này là đưa ramột mô hình lưới linh hoạt hơn để đáp ứng được nhu cầu băng thông trong tương lai Mạng quang lưới bước sóng linh hoạt (EON) có thể cải thiện một cách đáng kểđiều này bằng việc tối đa hóa hiệu quả việc cấp phát phổ tần do có khả năng thích nghivới các điều kiện thực tế của mạng và tốc độ dữ liệu cho từng yêu cầu lưu lượng Bêncạnh những ưu điểm của mạng quang lưới linh hoạt, yêu cầu đổi mới kiến trúc nútphức tạp hơn đồng nghĩa với giá thành đắt đỏ và không thể tái sử dụng phần cứngtrong kiến trúc nút cũ Để giải quyết vấn đề nảy sinh này, ta đưa ra một mạng mới bánlinh hoạt Công nghệ mạng này được sự kết hợp giữa mạng quang lưới linh hoạt vàmạng WDM hiện nay sử dụng kiến trúc nút chuyển mạch thô Mạng quang này có thểtái sử dụng các nút chuyển mạch trong kiến trúc mạng cũ, giảm giá thành phần cứngnhưng vẫn đảm bảo độ linh hoạt đáp ứng được nhu cầu truyền dẫn băng thông tốc độcao hướng đến trong tương lai

Nội dung đồ án gồm 3 chương:

Chương I- Tổng quan về mạng quang lưới bước sóng linh hoạt và chuyển mạch thô:

Chương trình bày tổng quan xu hướng mạng quang, giới thiệu về mạng quang lướibước sóng linh hoạt và kỹ thuật chuyển mạch thô trong mạng quang lưới bước sónglinh hoạt

Chương III- Định tuyến và gán phổ tần trong mạng quang lưới bước sóng linh hoạt

sử dụng kỹ thuật chuyển mạch thô: chương trình bày về kỹ định tuyến và gán phổ

trong mạng quang lưới bước sóng linh hoạt sử dụng kỹ thuật chuyển mạch thô

Chương III- Phân tích và đánh giá hiệu năng EON sử dụng kỹ thuật chuyển mạch

thô: đánh giá được hiệu quả sử dụng phổ của công nghệ mới và so sánh những ưuđiểm của công nghệ mới so với công nghệ cũ

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

LỜI MỞ ĐẦU ii

DANH MỤC HÌNH VẼ v

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT viii

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG LƯỚI BƯỚC SÓNG LINH HOẠT VÀ CHUYỂN MẠCH THÔ 1

1.1 Giới thiệu chung 1

1.2 Công nghệ mạng quang lưới bước sóng linh hoạt 2

1.2.1 Mạng quang lưới bước sóng linh hoạt 2

1.2.2 Những đặc tính của công nghệ mạng quang lưới bước sóng linh hoạt 6

1.2.3 Kỹ thuật nền tảng của mạng quang lưới bước sóng linh hoạt 11

1.3 Kỹ thuật chuyển mạch thô trong mạng quang lưới bước sóng linh hoạt 15 1.3.1 Giới thiệu chung 16

1.3.2 Kiến trúc nút trong chuyển mạch thô 18

1.4 Kết luận chương 21

CHƯƠNG II: ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN PHỔ TẦN TRONG MẠNG QUANG LƯỚI BƯỚC SÓNG SỬ DỤNG KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH THÔ 22

2.1 Giới thiệu chung 22

2.2 Kỹ thuật định tuyến và gán phổ trong mạng quang lưới bước sóng linh hoạt sử dụng kỹ thuật chuyển mạch thô 24

2.2.1 Kỹ thuật định tuyến 24

2.2.2 Kỹ thuật gán phổ tần 28

2.3 Kỹ thuật điều chế mức thích ứng 35

2.4 Kỹ thuật nhóm ghép lưu lượng 37

2.5 Kết luận chương 41

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG EON SỬ DỤNG KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH THÔ 42

3.1 Hiệu quả sử dụng phổ tần trong mạng quang lưới bước sóng linh hoạt 42

3.1.1 Mô hình phân tích mạng quang lưới bước sóng linh hoạt 42

3.2 Hiệu quả sử dụng phổ của mạng quang lưới bước sóng linh hoạt sử dụng kỹ thuật chuyển mạch thô 46

3.2.1 Mạng quang lưới bước sóng bước sóng linh hoạt sử dụng chuyển mạch thô 46

3.2.2 Phân tích hiệu quả sử dụng phổ tần trong mạng quang lưới bước sóng linh hoạt sử dụng chuyển mạch thô 46

3.2.3 Kết quả mô phỏng 48

3.3 Kết luận chương 53

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

Hình 1.1: Độ rộng phổ với các tốc độ bit khác nhau trên lưới ITU 2

Hình 1.2: Phân bổ phổ tần trong mạng WDM thông thường 3

Hình 1.3: Khái niệm mạng quang lưới bước sóng linh hoạt……… 3

Hình 1.4: Cấu trúc của mạng EON 4

Hình 1.5: Minh họa sử dụng phổ tần 5

Hình 1.6: Hệ thống phân bổ phổ tần 7

Hình 1.7: Cơ chế cấp phát phổ tần trong mạng EON 8

Hình 1.8: Phân bổ phổ thích ứng 10

Hình 1.9: Cơ chế cấp phát phổ tần trong mạng quang linh hoạt 11

Hình 1.10: Mô hình BVT và SBV 12

Hình 1.11: Kiến trúc của SBVT 13

Hình 1.12: Nguyên lý chuyển mạch chọn lựa bước sóng khả biến 14

Hình 1.13: Chuyển mạch băng thông khả biến 15

Hình 1.14: Ba yêu cầu tốc độ bit 40 Gb/s, 1 Tb/s và 400 Gb/s ứng với kết nối nút A với B, C và D 16

Hình 1.15: Kỹ thuật chuyển mạch 17

Hình 1.17: Ống GRE và đóng gói bước sóng trong ống GRE 20

Hình 1.18: Ảnh hưởng của việc tách ghép kênh lên các kênh lân cận 20

YHình 2.1: Định tuyến cố định từ nút 0 đến nút 2 25

Hình 2.2: Định tuyến thay thế từ nút 0 đến nút 2 26

Hình 2.3: Định tuyến thích ứng từ nút 0 đến nút 2 27

Hình 2.4: Khe tần số trong mạng EON 27

Hình 2.5: Ví dụ định tuyến đa đường (định tuyến dựa trên sự phân chia phổ) xử lý vấn đề phân mảnh phổ trong mạng quang lưới bước sóng linh hoạt 28

Hình 2.6: Điều kiện khác nhau của việc phân bố phổ tần cố định 30

Hình 2.7: Điều kiện khác nhau của phương pháp gán phổ tần bán linh hoạt 31

Hình 2.8: Điều kiện khác nhau của phương pháp gán phổ tần linh hoạt 32

Hình 2.9: Mô hình mẫu về cách gán phổ của một phân đoạn mạng 35

Hình 2.10: Các mức điều chế theo khoảng cách truyền dẫn 36

Hình 2.11: Điều chế thích ứng 37

Hình 2.12: Nhóm ghép đầu cuối đầu cuối 38

Hình 2.13: Nhóm ghép một đầu 39

Hình 2.14: nhóm ghép trung gian 40

Hình 3.1: Mô hình kênh truyền dẫn đơn của WDM và EON 42

Hình 3.3: Hiệu suất sử dụng phổ của EON theo từng mức điều chế so với WDM 45Hình 3.4: Mạng pan-European optical network (COST266) 50Hình 3.5: Hiệu quả sử dụng phổ của các mạng quang lưới bước sóng linh hoạt sử dụng

kỹ thuật điều chế thích ứng khoảng cách 51Hình 3.6: Hiệu quả sử dụng phổ của các mạng quang lưới bước sóng linh hoạt sử dụng

kỹ thuật điều chế 16-QAM 51Hình 3.7: Ảnh hưởng của kỹ thuật điều chế 52Hình 3.8: Ảnh hưởng của kích thước nhóm bước sóng được lựa chọn 53

Bảng 1.1: So sánh cải thiện hiệu quả phổ tần giữa WDM với EON trên liên kết

điểm-điểm 10

YBảng 2.1: So sánh gán phổ cố định , bán linh hoạt , linh hoạt 32

YBảng 3.1: Thể hiện dung lương theo mức điều chế khác nhau 44

Bảng 3.2: Các thông số của một số định dạng điều chế điển hình 46

Bảng 3.3: Các tham số mô phỏng chính 49

Thuật Ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt

DWDM Dense Wavelength Division Multiplexer Ghép kênh phân chia theo

QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ

QPSK Quadrature Phase-shift Keying Điều chế pha vuông góc

BPSK Binary Phase-shift keying Điều chế pha nhị phân

BV-OXC Bandwidth variable cross-connect Nối chéo băng thông quang

khả biến

RSA Routing and Spectrum Assignment Định tuyến và gán phổ

RWA Routing and Wavelength Assignment Định tuyến và gán bước

NP Non-Deterministic Polynomial Time Thuật toán bất định trong

thời gian đa thức

CF Center Frequency Tần số trung tâm

OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theotần số trực giao

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG LƯỚI BƯỚC SÓNG LINH

HOẠT VÀ CHUYỂN MẠCH THÔ 1.1 Giới thiệu chung

Internet ngày càng bùng nổ một cách nhanh chóng, dưới áp lực dịch chuyển loạihình dịch vụ viễn thông từ các dịch vụ hướng dữ liệu sang các dịch vụ hướng videotương tác thời gian thực với yêu cầu ngày càng cao về băng thông và chất lượng dịch

vụ cùng sự phát triển mạnh mẽ của truy nhập băng rộng tốc độ bit cao Hiện nay, cácdịch vụ cung cấp đã được cài đặt ở tốc độ bit cao từ 40Gb/s đến 100Gb/s Lưới bướcsóng 50GHz theo tiêu chuẩn của liên minh viễn thông Quốc tế (ITU) chia dải phổ tần1530-1565 nm(còn gọi là băng C) thành các khe phổ tần số cố định 50GHz Lưới bướcsóng này tương thích với hệ thống truyền tải 100Gb/s nên hiện nay ta chưa cần thiếtthay đổi lưới Tuy nhiên, trong tương lai gần với sự bụng nổ của Internet sẽ cần có một

hệ thống truyền tải có tốc độ lớn hơn nữa, có thể lên đến 400Gb/s hay 1Tb/s mà lướiITU hiện có không thể nào đáp ứng được

Để giải quyết vấn đề này, có một giải pháp là tăng khoảng cách của lưới ITU lớnhơn để có thể truyền tải hệ thống 400Gb/s và hơn nữa Tuy nhiên, một vấn khác nảysinh là: Không phải nhu cầu nào cũng cần đến tốc độ 400Gb/s, có những nhu cầu chỉcần một lượng lưu lượng rất nhỏ so với khả năng mà lưới cung cấp do đó khi một nhucầu nhỏ chiếm một băng thông cực lớn sẽ gây lãng phí và thiếu hiệu quả về kinh tế.Với hệ thống truyền tải mạng hiện nay sử dụng lưới ITU 50GHz, các nhu cầu có lưulượng (dưới 100Gb/s) đã gây ra việc lãng phí phổ tần khá lớn trong khi lại không đápứng được những nhu cầu tốc độ cao như 400Gb/s và hơn nữa Nếu ta giải quyết cácnhu cầu lưu lượng lớn bằng cách mở rộng lưới ITU, điều này có thể gây ra sự lãng phíphổ tần nhiều hơn nữa đối với các nhu cầu lưu lượng nhỏ chiếm đại đa số nhu cầutrong mạng Do vậy, ta cần có một mạng lưới mới vừa có thể đáp ứng với những nhucầu nhỏ và hơn nữa có thể đáp ứng được những nhu cầu lớn hơn về băng thông, “thíchnghi” được với nhu cầu thực tế trong mạng

Như ta có thể thấy trong Hình 1.1, với lưới cố định ITU 50 GHz hiện nay thìkhông thể hỗ trờ cho tốc độ bit 400 Gb/s và 1 Tb/s do độ rộng phổ tần bị chiếm bới 2tốc độ này là quá lớn so với lưới, nó trùng ít nhất là 1 ranh giới lưới 50 GHz

Hình 1.1: Độ rộng phổ với các tốc độ bit khác nhau trên lưới ITU

Mạng quang lưới bước sóng linh hoạt (EON), công nghệ mạng có khả năngtruyền tải quang linh hoạt và sử dụng phổ tần hiệu quả, hiện đang được rất quan tâmđầu tư nghiên cứu phát triển nhằm cho phép truyền tải lưu lượng đa tốc độ, siêu bướcsóng và cả lưu lượng tốc độ thấp theo cách hiệu quả cao về mặt phổ tần cho các nhucầu dịch vụ truyền thông tương lai gần Khả năng biến đổi băng tần linh động củatuyến quang trong Mạng quang lưới bước sóng linh hoạthứa hẹn cung cấp cho các nhàvận hành mạng nhiều cơ hội kinh doanh mới bằng việc đưa ra nhiều dịch vụ kết nốivới độ khả dụng cao và chi phí vừa phải thông qua việc chia sẻ băng tần phụ thuộcthời gian, điều hành mạng hiệu quả về năng lượng cũng như khả năng phục hồi mạngcao nhờ việc nén băng thông

1.2 Công nghệ mạng quang lưới bước sóng linh hoạt

1.2.1 Mạng quang lưới bước sóng linh hoạt

Các mạng truyền thông quang WDM truyền thống thường phân chia phổ tầnthành các kênh bước sóng theo tiêu chuẩn lưới tần số ITU-T quy định về khoảng cáchgiữa các kênh bước sóng là 50 GHz hoặc 100 GHz, khoảng cách giữa hai kênh tươngđối lớn Nếu kênh chỉ mang băng thấp và không có lưu lượng được truyền trong độrộng còn lại của phổ, điều đó sẽ gây ra sự lãng phí về mặt phổ tần

Hình 1.2: Phân bổ phổ tần trong mạng WDM thông thườngCác mạng WDM truyền tải lưu lượng theo yêu cầu thông thường dựa vào các yếutố: băng tần, bước sóng trung tâm cũng như phổ và tốc độ bít của các tuyến quang cốđịnh theo lưới tần số, dẫn đến những hạn chế nhất định Phổ của lưu lượng yêu cầu cóthể chiếm ít hơn phổ của một bước sóng đầy đủ hoặc phổ của lưu lượng yêu cầu lớnhơn rất nhiều phổ của một bước sóng đầy Để khắc phục những hạn chế còn tồn đọngcủa mạng quang thông thường, một công nghệ mới hiện đang thu hút được sự quantâm đầu tư nghiên cứu đó là công nghệ mạng quang lưới bước sóng linh hoạt Mụcđích của mạng quang lưới bước sóng linh hoạt là nhằm giải quyết vấn đề của mạngchuyển mạch bước sóng quang WDM bằng cách cung cấp cơ chế truyền tải mới vớikhả năng mở rộng băng thông linh hoạt và cấp phát phổ tần hiệu quả để có thể hỗ trợcùng lúc nhiều loại hình dịch vụ tốc độ cao và siêu cao (100 Gbps và hơn thế) trêncùng một cơ sở hạ tầng mạng nhờ sử dụng lưới tần số linh hoạt và kĩ thuật nhóm ghép

đa tốc độ trong miền tần số quang Băng tần của tuyến quang trong mạng quang lướibước sóng linh hoạt có khả năng mở rộng hay rút gọn lại nếu cần, tùy theo dung lượng

và yêu cầu của người dùng

Hình 1.3 thể hiện khả năng thích ứng của mạng EON với băng thông linh hoạt vàkhoảng cách kênh khả biến trái ngược với mạng quang WDM thông thường với băngthông và khoảng cách giữa các kênh cố định theo lưới tần số ITU-T

Hình 1.3: Khái niệm mạng quang lưới bước sóng linh hoạt

Cấu trúc của một mạng EON điển hình (hình 1.4) gồm các bộ kết nối chéoquang khả biến và bộ thu phát băng thông khả biến dựa trên sự linh hoạt về tốc độcũng như khuôn dạng điều chế của các bộ thu phát.

Hình 1.3: Cấu trúc của mạng EONTrong mạng WDM thông thường, không có sự phân biệt và phân bổ phổ giữa cáckênh quang trong một tuyến quang xác định, nó chỉ quan tâm đến tần số trung tâm củakênh khi thiết lập một kết nối đầu cuối Ngược lại, tần số trung tâm và bề rộng phổ làcác thông số có khả năng thay đổi tùy chỉnh trong mạng EON, được minh họa nhưtrong hình 1.3b

Mạng EON cho phép nhiều chọn lựa khi truyền tải lưu lượng theo yêu cầu:

− Một lưu lượng theo yêu cầu đã cho có thể được chỉ định khuôn dạng điềuchế thích ứng để đạt được khoảng cách truyền dẫn cần thiết, độ rộng phổ cóthể mở rộng hoặc giảm khi truyền trong các tuyến quang để đảm bảo chấtlượng tín hiệu cũng như khoảng cách truyền dẫn (quan sát các lưu lượngyêu cầu B, D và E trong hình 1.5d, với lưu lượng B phổ sẽ mở rộng ra; lưulượng D và E với khoảng cách ngắn sử dung điều chế bậc cao hơn, độ rộngphổ hay băng tần yêu cầu sẽ nhỏ đi)

− Với những băng tần nhỏ lẻ tốc độ thấp được yêu cầu, mạng quang lướibước sóng linh hoạt có thể cấp phát băng tần quang chỉ vừa đủ để truyền tảilưu lượng yêu cầu

− Nếu lưu lượng yêu cầu quá lớn để có thể truyền tải trên một kênh quangduy nhất, khi đó một “siêu kênh” sẽ được hình thành từ nhiều kênh liền kề,những kênh này được truyền tải qua mạng như một kênh duy nhất, nhưnglại có thể được phân kênh tại nơi nhận Hình 1.5b minh họa cho mạng EON

hỗ trợ truyền tải siêu kênh được nhóm ghép từ nhiều kênh (so với trườnghợp mạng WDM theo lưới tần số cố định như hình 1.5a).

Hình 1.4: Minh họa sử dụng phổ tần a) Lưới tần số cố định giữ đúng các khoảng bảo vệ giữa các tuyến quang truyền tải tốc độ 300 Gbps theo yêu câu, b) Các lưu lượng yêu cầu có thể được nhóm thành một siêu kênh và truyền tải như một kênh, c) 5 lưu lượng yêu cầu và phổ tương ứng với băng tần 100 GHz theo lưới tần số cố định, giả sử ở đây sử dụng điều chế pha vuông góc (QPSK), d) Các lưu lượng yêu cầu của hình c, với điều chế thích ứng tối ưu hóa cho tốc độ và phạm vi yêu cầu, e) Các lưu lượng yêu cầu giống hình d nhưng bổ sung khả năng gán phổ tần linh của mạng EON.

− EON cho phép các phổ sẽ được ghép sát vào nhau theo cơ chế ghép liền kề,các băng tần được phân bổ lần lượt kế tiếp nhau như hình 1.5e, hạn chếđược các khoảng bảo vệ không cần thiết đồng thời tiết kiệm phổ tần

1.2.2 Những đặc tính của công nghệ mạng quang lưới bước sóng linh hoạt

A Phân bổ phổ tần linh hoạt

Để thực hiện mạng quang lưới bước sóng linh hoạt, các tài nguyên phổ tần phảiđược phân bổ một các thích ứng trên tuyến quang Lưới tần số hiện tại qui định theochuẩn ITU-T G.694.1 với tần số trung tâm 193.1 THz và hỗ trợ các khoảng cách kênh

khác nhau 100 GHz, 50 GHz, 25 GHz và 12.5 GHz Gọi khoảng cách giữa các kênh là

f cs thì tấn số f được biểu diễn theo công thức f =193.1+n f cs(THZ ), trong đó n là tần sốthứ n (n nguyên) Khoảng cách giữa các kênh trong WDM là cố định điều này làm hạnchế sự linh hoạt về băng thông, yêu cầu các tiêu chuẩn mới về lưới tần số Các tiêuchuẩn mới sắp xếp hệ thống phổ đem lại hiệu quả hỗ trợ các bước sóng con, siêu bướcsóng và các lưu lượng đa tốc độ Nó phải độc lập với các dạng tín hiệu và đáp ứng dữliệu đa tốc độ trong tương lai và hệ thống phải trực quan cho các nhà cung cấp dịch vụkhai thác mạng Một trong những công nghệ triển vọng công nghệ mang quang lướibước sóng linh hoạt EON sẽ giới thiệu khái niệm khe tần số mới thay thế lưới tần sốhiện tại Trong phương pháp này, phổ trong tuyến quang sẽ được phân bổ bằng cáchgán các khe tần số liền kề cần thiết và quan tâm đến độ rộng phổ của tín hiệu cũng nhưhiệu quả lọc băng thông toàn tuyến Sau đây là 2 cách chỉ rõ hệ thống sắp xếp tàinguyên phổ tần linh hoạt:

− Phương pháp tiếp cận theo lưới tần số dựa trên các khe đơn: Đây là phương

pháp xác định tần số f theo lưới tần số ITU-T với tần số trung tâm 193.1 THz

và hỗ trợ các khoảng cách kênh 12.5 GHz, gọi khoảng cách giữa các kênh là f cs

và số tần số n thì tần số f =193.1+(n ±1

2) f cs (THZ) ) trong đó n nguyên Tần

số n theo lưới tần số ITU-T tương ứng với khe tần số thứ n Phổ được phân

bổ bằng cách sắp xếp một số lượng các khe liền kề như hình 1.6b Các phânđoạn tần số với độ rộng khác nhau được xác định bằng thông số độ rộng củakhe f slot , nó tương đương với khoảng cách giữa các kênh f cs hay khoản cáchgiữa khe tần số thấp nhất n l và tần số cao nhất n h Tần số trung tấm f c và bềrộng f wcủa một đoạn phổ được biểu diễn như sau f c=193.1+{ (n l+n h)

2 } f slot(THz)

và f w=(n h−n l+1)f slot (THz ). Phương pháp tiếp cận theo lưới tần số dựa trên cáckhe đơn là một phương pháp trực quan, nhưng không thể biểu diễn các đoạntần số đã chỉ định có bề rộng lớn hơn khoảng cách giữa các kênh tần số đượcqui định, vì tần số trung tâm của các phân đoạn tần số theo phương pháp nàylệch so với bề rộng phổ của kênh theo lưới tần số một khoảng 12f cs

− Phương pháp chia đôi khe tần số hai bên: phương pháp này chỉ rõ tần số f

theo lưới tần số ITU-T sử dụng một kênh có khoảng cách f csvà số tần số n biểudiễn hai khe tần số ở cả hai bên của tần số f, khi đó độ rộng của mỗi

f slot=1/2 fcs Khe n được đánh số từ khe liền kề với tần số trung tâm ITU-Thướng theo chiều dương hoặc theo chiều âm Các phân đoạn tần số khác nhau

có thể được biểu diễn trên cùng một lưới tần số như Phương pháp tiếp cận theolưới tần số dựa trên các khe đơn Phương pháp chia đôi khe tần số hai bên đưa

ra một hệ thống đánh số các khe tần số mới, cho phép thể hiện cho các phânđoạn tần số chỉ định rộng hơn khoảng cách giữa các kênh tần số, tương thíchlinh hoạt hơn so với lưới tần số cố định của WDM, do nó chỉ sử dụng một nửa

độ rộng của khe

Hình 1.5: Hệ thống phân bổ phổ tầnNhư vậy có thể thấy với EON, các tài nguyên phổ tần trong tuyến quang có thểđược phân bổ bằng cách gán các khe tần số cần thiết theo cơ chế ghép liền kề linhđộng tạo ra các phổ tần có kích thước phù hợp, linh hoạt và hiệu quả theo dung lượngyêu cầu người dùng

B Hỗ trợ truyền tải tín hiệu tốc độ thấp

Mạng chuyển mạch tuyến quang, hay còn gọi là mạng chuyển mạch bước sóngquang, hiện tại đòi hỏi việc phân bổ đầy đủ dung lượng bước sóng theo quy định lưới

tần số ITU-T được áp dụng cho tuyến quang giữa cặp nút mạng đầu cuối Trong khi

đó, mạng quang lưới bước sóng linh hoạt cung cấp một cơ chế mới hiệu quả hơn vềgiá thành cho các dịch vụ kết nối tốc độ thấp (hay nói cách khác là các dải tần nhỏ lẻ).Khi công nghệ 100 Gbps Ethernet được chuẩn hóa và trở nên phổ biến, khách hàng sẽ

có thể sử dụng mạng truyền tải quang với các giao diện 100 GbE khoảng cách truyềndẫn ngắn với giá cả phải chăng Tuy nhiên nếu chỉ một vài băng tần nhỏ lẻ được yêucầu, mạng EON có thể cấp phát băng tần quang chỉ vừa đủ để truyền tải lưu lượngngười dùng, như trong hình 1.7 luồng băng thông có tốc độ 100 Gbps được tách thành

3 kênh con có tốc độ thấp hơn là 50 Gbps, 30 Gbps và 20 Gbps Tại cùng một thờiđiểm, mỗi nút mạng trên tuyến đường của tuyến quang cấp phát một kết nối với băngtần phổ tương xứng để tạo ra một tuyến quang đầu cuối đến đầu cuối kích thước tươngứng với yêu cầu người dùng Hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng sẽ cho phép cung cấpcác dịch vụ băng tần nhỏ lẻ một cách hiệu quả về giá thành

Hình 1.6: Cơ chế cấp phát phổ tần trong mạng EON

C Hỗ trợ truyền tải tín hiệu siêu bước sóng ( 400Gb/s, 1Tb/s, và hơn nữa)

Việc nhóm ghép liên kết là công nghệ mạng gói đã được chuẩn hóa trong IEEE802.3 trong đó thực hiện kết hợp nhiều liên kết/cổng vật lý trong thiết bị chuyển mạch/

bộ định tuyến thành một liên kết/cổng đơn để cho phép tăng tốc độ liên kết khi nhucầu lưu lượng tăng lên vượt quá các giới hạn của bất kỳ một cổng/liên kết đơn nào.Tương tự như vậy, Mạng quang lưới bước sóng linh hoạt cho phép hình thành và hỗ

trợ truyền tải các tuyến quang siêu bước sóng bằng cách kết hợp liền kề trong miềnquang, vì thế đảm bảo mức độ sử dụng cao của các tài nguyên phổ Tính năng đọc đáonày cũng được mô tả trong hình 1.7, ba băng thông 40Gb/s được ghép vào với nhau đểtạo thành một kênh với băng thông lớn hơn 120Gb/s.

D Thích ứng nhiều tốc độ tín hiệu theo khoảng cách và khuôn dạng điều chế

khác nhau

Trong các mạng chuyển mạch tuyến quang WDM hiện tại, việc sử dụng lưới tần

số cố định ITU-T có thể dẫn đến hiện tượng ngắt quãng dải tần quang do các khoảngcách tần số quang dư thừa bị lãng phí nằm giữa các tín hiệu tốc độ thấp Mạng quanglưới bước sóng linh hoạt cho phép hạn chế dải tần bị lãng phí giữa các tín hiệu và sắpxếp trực tiếp một cách hiệu quả phổ tần của nhiều tốc độ dữ liệu kết hợp trong miềnquang nhờ phương thức gán phổ tần linh hoạt Mạng quang lưới bước sóng linh hoạt

có khả năng hỗ trợ thích ứng tốc độ đường truyền cũng như việc mở rộng và rút gọncủa các tuyến băng thông bằng cách thay đổi số lượng sóng mang con và các khuôndạng điều chế EON sử dụng kĩ thuật OFDM, điều này giúp mạng EON linh hoạt hơntrong việc chọn lựa số bít điều chế trên mỗi tín hiệu cho mỗi sóng mang con dựa vàokhoảng cách truyền dẫn Trong đó, mỗi sóng mang con OFDM có thể được điều chếriêng theo các khuôn dạng điều chế khác nhau, ví dụ như một bít trên một kí hiệu vớiđiều chế pha nhị phân (BPSK), 2 bít trên một kí hiệu với điều chế điều chế pha vuônggóc (QPSK) hay điều chế 16-QAM chuyển đổi 4 bít thành một kí hiệu dựa trên mức

độ suy giảm của tín hiệu theo khoảng cách truyền dẫn Điều này cho phép các lưulượng yêu cầu với tốc độ giống nhau sẽ được phân bổ số lượng phổ khác nhau tùythuộc vào chất lượng đường truyền Ngược lại, trong các mạng WDM truyền thống,việc thay đổi các mức hay khuôn dạng điều chế đòi hỏi phải sử dụng một bộ thu phátkhác gây tốn kém về mặt chi phí cũng như hiệu quả phổ tần Ví dụ như hình 1.8 vớimạng EON thực hiện bằng cách điều chỉnh số sóng mang con và mức điều chế Bốnluồng tốc độ 100 Gbps sẽ được nhóm ghép thành một luồng siêu bước sóng tốc độ 400Gbps và sử dụng điều chế QPSK (2 bit/symbol, 4 sóng mang con) cho các tuyến cókhoảng cách dài Đối với những tuyến có khoảng cách ngắn mức điều chế sẽ tăngtrong khi số sóng mang con giảm, ví dụ sử dụng điều chế 16-QAM (4 bit/symbol, 2sóng mang con) sử dụng cho các tuyến truyền tải với khoảng cách ngắn Phương phápnày cho phép giảm số lượng phổ yêu cầu dựa trên điều chế thích ứng, phổ tần sẽ hẹplại đồng thời cho phép giảm các khoảng bảo vệ không cần thiết so với các mạng WDMthông thường định tuyến theo bước sóng dựa trên lưới tần số cố định ITU-T

E Tiết kiệm năng lượng

Mạng quang lưới bước sóng linh hoạt hỗ trợ vận hành tiết kiệm năng lượng đểtiết kiệm năng lương tiệu thụ bằng cách tắt một số sóng mang con OFDM khi lưulượng truyền thấp

F Mạng ảo hóa

Mạng lưới bước sóng linh hoạt cho phép ảo hóa mạng quang với các liên kết ảo nhớcác bước sóng mang con OFDM.

Hình 1.8: Cơ chế cấp phát phổ tần trong mạng quang linh hoạt

1.2.3 Kỹ thuật nền tảng của mạng quang lưới bước sóng linh hoạt

A Bộ thu phát khả biến ( BVT)

BVTs được sử dụng để thay đổi băng thông bằng cách điều chỉnh tốc độ truyềnbit hoặc định dạng điều chế BVTs hỗ trợ truyền tải tốc độ cao nhớ sử dụng định dạngđiều chế hiệu quả, ví dụ như điều chế biên độ vuông góc 16 trạng thái 16-QAM, vàđiều chế 64-QAM sử dụng cho đường truyền ngắn Những đường truyền có khoảngcách lớn thì được hỗ trợ những định dạng điều chế mạnh hơn nhưng kém hiệu quả hơnnhư QPSK hoặc BPSK Vì thế, BVT đem lại hiệu quả kinh tế về phổ tần so với tầmvới truyền dẫn quang

Hình 1.9: Mô hình BVT và SBVTuy nhiên, khi một BVT tốc độ cao hoạt động ở mức thấp hơn tốc độ tối đa của

nó do khoảng cách truyền dẫn yêu cầu hoặc do suy hao trong đường truyền, một phầndung lượng của BVT bị lãng phí Để giải quyết vấn đề này, một SBVT đã được đưa ra

để cải thiện tính linh hoạt Một SBVT có khả năng phân chia dung lượng của nó thànhmột hay nhiều luồng tín hiệu truyền đến một hoặc nhiều đích Do đó, khi một SBVTđược sử dụng để thiết lập một kênh truyền tốc độ thấp, phần dung lượng không đượcdùng của nó sẽ được khai thác cho một tuyến truyền dẫn khác Một SBVT tạo ra nhiềuluồng tín hiệu có thể kết hợp linh hoạt với lưu lượng đến từ lớp trên theo yêu cầu Do

đó, luồng tín hiệu có thể được tổng hợp hoặc chia nhỏ tùy thuộc vào nhu cầu lưulượng

Kiến trúc SBVT được đưa ra để hỗ trợ khả năng chia nhỏ, đa tốc độ bít, đa địnhdạng điều chế, và tỉ lệ mã thích ứng Hình 1.11 cho thấy kiến trúc của 1 SBVT, chủyếu bao gồm một nguồn N sóng mang con có khoảng cách bằng nhau, một modun xử

lý điện, một chuyển mạch điện, một bộ gồm N mạch tích hợp quang tử (PICs), và một

bộ ghép sóng Trong kiến trúc này, N sóng mang được tạo ra bởi một nguồn đa bướcsóng duy nhất Tuy nhiên, nguồn này có thể được thay thế bởi N laser, mỗi cái có mộtsóng mang con Mỗi người dùng được xử lý trong miền điện (ví dụ như lọc) và sau đó

được định tuyến bởi ma trận chuyển mạch đến PIC tương ứng Sóng mang được tạo ra

có khoảng cách bằng nhau theo như yêu cầu phổ và công nghệ truyền tải Sóng mangcon được lựa chọn trong nguồn đa bước sóng, và được định tuyến đến PICs thích hợp.Mỗi PIC sử dụng như bộ thu phát đơn sóng mang tạo ra nhiều tín hiệu điều chế khácnhau, như 16-QAM hay QPSK, để hỗ trợ đa định dạng điều chế Cuối cùng, sóngmang được gộp lại bởi bộ ghép sóng để tạo thành siêu kênh quang Thỉnh thoảng sóngmang có thể được chia nhỏ và hướng đến một cổng ra cụ thể theo yêu cầu lưu lượng

− Khả năng tạo sóng mang con có khoảng cách kênh được cài đặt: Máy thu phát

có thể tạo ra các sóng mang con có khoảng cách kênh tùy chọn phụ thuộc vàotốc độ bit cũng như định dạng điều chế của nó

− Hỗ trợ đa tốc độ bit: Máy thu phát có thể được hỗ trợ một vài giá trị tốc độ bitbằng cách thay đổi số lượng sóng mang con sử dụng hoặc thay đổi tốc độ bittrên mỗi sóng mang con

− Thích ứng với khoảng cách truyền dẫn: Đây là giải pháp tuyệt vời để cân bằnggiữa tầm với quang và hiệu quả sử dụng phổ tần S-BVT hỗ trợ đa định dạng

điều chế hoặc mã hóa thích ứng Máy thu phát hỗ trợ đa định dạng điều chế, ví

dụ mỗi sóng mang con có thể được truyền đi với định dạng 16-QAM hoặcQPSK tùy thuộc vào khoảng cách truyền dẫn

Nhược điểm:

− Độ phức tạp cao

− Giá thành lớn hơn so với BVT

B Chuyển mạch băng thông khả biến ( bandwidth-variable Cross-connect)

Khác với hệ thống chuyển mạch tuyến quang trong mạng WDM thông thường,nút chuyển mạch của mạng quang lưới bước sóng linh hoạt là các bộ BV OXC chuyểnmạch băng thông khả biến được sử dụng để cấp phát kết nối chéo có kích thước phùhợp với băng thông phổ tương ứng cung cấp cho một tuyến quang lưới bước sóng linhhoạt và có thể điều chỉnh được theo yêu cầu lưu lượng Chuyển mạch quang khả biếntrong mạng EON có khả năng cấu hình linh hoạt băng thông của cửa sổ tự định tuyếntheo độ rộng phổ của tín hiệu quang đầu vào Các thiết bị này thực hiện quá trình tựđịnh tuyến các tín hiệu quang đầu vào đến các sợi quang đầu ra tương ứng dựa trênbước sóng tín hiệu

Hình 1.11: Nguyên lý chuyển mạch chọn lựa bước sóng khả biến

Một trong các công nghệ chuyển mạch có khả năng hiện thực hóa nút chuyểnmạch quang khả biến theo yêu cầu của mạng quang lưới bước sóng linh hoạt là côngnghệ chuyển mạch quang chọn lựa bước sóng (Wavelength Selective Switch) Côngnghệ chuyển mạch chọn lựa bước sóng hiện nay là công nghệ chuyển mạch quang đãchín muồi và được thiết kế cho các tuyến quang phân bố theo lưới tần số cố định đượcđặc tả trong các khuyến nghị của ITU-T Tuy nhiên, với cơ chế chuyển mạch đặc trưng

là phát quảng bá và chọn lựa bước sóng theo tần số, một thế hệ mới các hệ thốngchuyển mạch chọn lựa bước sóng băng thông khả biến với khả năng cho phép vàchuyển mạch các băng thông tùy biến đang được phát triển Hình 1.12 minh họa

nguyên lý của chuyển mạch chọn lựa bước sóng băng thông khả biến (BV WSS).Chuyển mạch chọn lựa bước sóng băng thông khả biến sử dụng cơ chế phát quảng bátín hiệu quang đầu vào và chọn lựa bước sóng theo tần số để cho phép các tín hiệuquang đầu vào với độ rộng phổ và tần số trung tâm khác nhau có thể được định tuyếnđến bất kì sợi quang đầu ra nào.

Hình 1.12: Chuyển mạch băng thông khả biếnKiến trúc trường chuyển mạch chọn lựa bước sóng quang được thể hiện trên hình1.13 Trong kiến trúc này, các chuyển mạch chọn lựa bước sóng băng thông khả biến(BV WSS) được sử dụng để cung cấp chức năng tách và ghép các tín hiệu cũng nhưchức năng ghép nhóm và định tuyến đối với các tín hiệu trung chuyển Ánh sáng từ sợiquang đầu vào được chia thành các phần quang phổ bằng cách phân tán chúng Cácphổ được tạo ra cách đều nhau và được tập trung vào một mảng một chiều và điềuhướng đến các sợi đầu ra mong muốn Các dung dịch bán dẫn trên Silicon (LCoS)hoặc các hệ vi điện cơ (MEMS) dựa trên cơ sở của các bộ BV WSS được sử dụng như

là phần tử chuyển mạch để thực hiện kết nối chéo quang với băng thông linh hoạt vàtần số trung tâm khác nhau Khi LCoS được triển khai theo từng trạng thái sắp xếpchùm sáng đi theo hướng điều khiển, trong đó sử dụng một số lượng lớn các phần tử,LCoS dựa trên BV WSS có thể dễ dàng cung cấp chức năng băng thông quang khảbiến

1.3 Kỹ thuật chuyển mạch thô trong mạng quang lưới bước sóng linh hoạt

1.3.1 Giới thiệu chung

Sự phát triển của EON sẽ yêu cầu đổi mới ở cả phần cứng và phần mềm Cácthành phần mới cần phải được phát triển, và chúng thường phức tạp hơn so với bản saocủa chúng trong lưới cố định Để giải quyết vấn đề phức tạp phần cứng ta có hai yếu tốchính: hệ thống đường dẫn và kiến trúc nút mạng Hệ thống đường dẫn có độ dài ngắnkhông giống nhau, có những tuyến lên đến hàng trăm km nhưng cũng có những tuyến

cỡ chỉ vài km, nếu ta phức tạp hóa hệ thống đường dẫn để làm giảm độ phức tạp củanút mạng sẽ đưa đến chi phí đắt đỏ hơn rất nhiều so với phức tạp hóa nút mạng có sốlượng ít hơn nhiều so với đường truyền Tuy nhiên, việc phức tạp hóa nút mạng cũngkhông phải là điều dễ dàng Dưới đây là minh họa về kiến trúc nút mạng hiện có

Hình 1.13: Ba yêu cầu tốc độ bit 40 Gb/s, 1 Tb/s và 400 Gb/s ứng với kết nối nút A

với B, C và D

Nhu cầu tốc độ bit khác nhau kết nối của nút A với nút B, C và D được thể hiệntrong hình 1.14 Thành phần chuyển mạch các kênh đến nút B đi về hướng C và Dđược gọi là bộ tách ghép quang tái cấu trúc ROADM Nếu thiết bị này phù hợp vớilưới ITU, nó sẽ không có khả năng chuyển mạch cho kênh có phổ tần rộng hơn; nhưhình 1 cho ta thấy phổ tần bị trùng với 1 ranh giới của lưới ITU (đánh dấu bằng màuđen) sẽ không được truyền qua ROADM Vì vậy, để xây dựng một mạng lưới linhhoạt, ta cần một loại ROADM mới cho phép phổ tần mềm dẻo có thể được chuyểnmạch từ đầu vào đến các cổng ra Bên cạnh những ưu điểm của mạng quang lưới linhhoạt, yêu cầu đổi mới kiến trúc nút phức tạp hơn đồng nghĩa với giá thành đắt đỏ và

không thể tái sử dụng phần cứng trong kiến trúc nút cũ Hơn nữa, công nghệ chuyểnmạch hiện nay cũng không đáp ứng được hoàn toàn yêu cầu hiệu năng phổ tần mongmuốn đối với những mạng quang đòi hỏi độ linh hoạt cao (thu hẹp khoảng cách chiacác khe phổ tần cấp phát, mức chia ở thời điểm hiện tại là 12,5 Ghz) Để giải quyếtvấn đề nảy sinh này, ta đề xuất một mạng mới (bán linh hoạt) kết hợp giữa mạngquang lưới linh hoạt và mạng WDM hiện nay sử dụng kiến trúc nút chuyển mạch thô.Mạng quang đề xuất này có thể tái sử dụng các nút chuyển mạch trong kiến trúc mạng

cũ, giảm giá thành phần cứng nhưng vẫn đảm bảo độ linh hoạt đáp ứng được nhu cầutruyền dẫn băng thông tốc độ cao hướng đến trong tương lai

Mặt khác sự gia tăng lưu lượng liên tục đòi hỏi phải phát triển các giải pháp côngnghệ để mở rộng dung lượng Mạng quang lưới bước sóng linh hoạt có thể cải thiện 1cách đáng kể việc sử dụng tần số bằng việc cho phép phân bổ tần số kênh mịn, nhưng

do bộ lọc quang trong ROADMs không hoàn hảo nên ta cần phải chèn các băng bảo vệgiữa các kênh để ngăn chặn việc đóng gói dày đặc của các đường dẫn quang trongmiền tần số Để thực hiện mạng quang lưới bước sóng linh hoạt, ta cần có một bộ kếtnối phù hợp Khác với bộ kết nối chéo quang OXCs của WDM dựa trên chuyển mạchchọn lọc bước sóng WSSs, OXCs của mạng quang lưới bước sóng linh hoạt (EON)dựa trên chuyển mạch chọn lọc phổ tần SSSs đắt đỏ hơn WSSs, đặc biệt là cho cáckiến trúc chuyển mạch quy mô lớn Chi phí để chuyển đổi từ OXCs của mạng WDMhoàn toàn sang OXCs của mạng EON là cực kỳ đắt đỏ, nó là một trong những trở ngạicực kỳ lớn để hiện thực hóa EON trong tương lai

Để giải quyết những vấn đề trên, chúng tôi đề xuất kỹ thuật định tuyến nhóm(Group Routing), công nghệ này kết hợp giữa định tuyến thô và mịn Mỗi băng thôngđược chia thành nhiều băng sóng nhất định được minh họa trong hình 1.15 Các bướcsóng sẽ được nhóm ghép lại với nhau trong cùng một băng sóng và được chuyển mạchcùng một lúc trên một đầu vào hoặc ra thay vì sử dụng nhiều cổng vào và ra đê chuyểnmạch từng bước sóng độc lập

Hình 1.14: Kỹ thuật chuyển mạchCho đến nay, những nhà nghiên cứu đã tiến hành khảo nghiệm hiệu quả của Địnhtuyến nhóm khi tất cả các kênh có cùng một băng thông tần số cố định, giống nhưtrường hợp lưới tần số cố định thông thường Trong những nghiên cứu này, mô phỏng

đã chứng minh rằng Định tuyến nhóm có thể giảm thiểu 20% số tuyến cần thiết hoặcchứa lưu lượng lớn hơn 20% so với định tuyến kênh-kênh thông thường cho các tínhiệu có tốc độ bit cố định, trong trường hợp lưu lượng tăng cao và sự phân phối lưulượng thay đổi tùy theo vị trí địa lý

1.3.2 Kiến trúc nút trong chuyển mạch thô

A Kiến trúc phân lớp

Nút chuyển mạch phân cấp linh hoạt đã được đề xuất có một kiến trúc chuyểnmạch tách/ghép (DSM) với phân cấp băng sóng (waveband) và phân cấp bước sóng(wavelenghth) (Hình 1.16) Tại hệ thống phân cấp băng sóng, các tín hiệu WDM đượcchia thành các băng tiếp giáp thống nhất Tại mỗi mức độ đầu vào, các băng sóng đượcphân tách bởi một bộ phân tách băng sóng thụ động lưới cố định và gửi đến một nốichéo quang (FXC) Bên cạnh các cổng cho các băng sóng bị phân tách từ tất cả các cấpđộ,FXC cấp băng sóng dự trữ cổng cho tách nội bộ hoặc chuyển xuống phân cấp bướcsóng Tại đầu ra của FXC, tín hiệu tương ứng đước ghép lại để hình thành nút đầu ra

Bộ ghép kênh này có thể được thay thế bằng bộ ghép thụ động để giảm chi phí phầncứng

Có ba khả năng để xử lý các tín hiệuquang tại hệ thống phân cấp băng sóng (I) Nếu tất cả các kênh trong một băng sóngđược chuyển sang một cổng đích chung, chúng sẽ được chuyển mạch ở cấp băng sóngqua FXC và không cần phải được tách thành từng kênh riêng rẽ Điều này nên được ápdụng cho hầu hết các tín hiệu nếu được gán băng sóng phù hợp (II) Nếu tất cả cáckênh trong một băng cần phải được tách nội bộ, băng sóng này được gửi tới một bộphân tách ở phía đầu ra của FXC thành nhiều bản sao để được nhận bởi bộ thu phát.Những bộ thu phát có thể sử dụng bộ tạo dao động nội để điều chỉnh chọn ra các kênhFWDM tương ứng (III) Nếu các kênh trong một waveband có điểm đích khác nhau(tách hoặc chuyển tới đầu ra khác nhau), băng sóng này có thể được gửi đến hệ thốngphân cấp bước sóng, trong đó cũng bao gồm bộ tách quang, FXC và bộ trộn Khác với

ở cấp băng sóng, những bộ tách quang ở cấp bước sóng là bộ tách dành cho lưới linhhoạt và đắt tiền hơn Các FXC chọn kênh lưới linh hoạt đã phân tách hoàn toàn để táchhoặc chuyển sang mức độ khác nhau Sau đó bộ trộn sẽ cấu thành băng sóng mới đểgửi trở lại mức băng sóng Do phân chia băng sóng (wavebanding), số lượng bộ táchlinh hoạt trong kiến trúc phân cấp này là thấp hơn đáng kể so với các kiến trúc phâncấp ko phân cấp mà tất cả các tín hiệu đầu vào từ tất cả các yếu tố đầu vào cần phảiđược phân tách Hơn nữa, nút này có tính năng tách/ghép không phụ thuộc bước sóng,

đa hướng và không vướng nội, và có thể được nâng cấp từ các nút lưới cố định hiện cóbằng cách kết hợp nhiều kênh lưới cố định để tạo thành một waveband nếu kích thước

Hình 1.16: Kiến trúc nút phân tầng

waveband là một bội số của khoảng cách giữa các lưới hiện có (chẳng hạn như 100GHz, 250 GHz, 400 GHz).

B Kiến trúc không phân lớp

Các băng thông có sẵn được chia thành một vài GREs Chúng ta không chia hoặcgộp các GREs tại các nút, Mỗi GRE vận hành như 1 đường vòng hoặc 1 sợi ảo dạngvòng được gọi là ống GRE (hình 1.17) 1 ống GRE có thể mang các tuyến quang cónút nguồn và nút định nằm trên tuyến của ống Hoạt động của ống GRE sẽ không bịdừng (chấm dứt) khi thêm hay bớt tuyến quang, trong khi các tuyến quang,băng sóngbậc cao thông thường, thực hiện dừng(chấm dứt) để thêm/bớt/nhóm các hoạt động Vìvậy, 1 ống GRE khác nhau không chỉ là tuyến được định nghĩa bởi ITU-T mà còn ở 1siêu kênh nơi mà nguồn và đích của tất cả các kênh con trong siêu kênh giống hệtnhau, và không có kênh con nào có thể bị loại bỏ (thêm) trên đường đi Việc này đãchứng minh rằng việc cho phép thêm/bớt tại bất kì nút nào dọc theo ống GRE có thểgiảm thiểu sự xuống cấp hiệu năng định tuyến của định tuyến thô

Hình 1.15: Ống GRE và đóng gói bước sóng trong ống GRENghiên cứu trước đã chứng minh rằng định tuyến hạt thô có thể giảm thiểu hiệuquả tổng băng thông bảo vệ, do đó các băng thông bảo vệ thích hợp chỉ cần thiết giữacác GREs lân cận nhau Trong 1 ống GRE, hoạt động thêm/bớt 1 tuyến là nguyên nhângây suy giảm tín hiệu của tuyến quang lên cận (Hình 1.18) Tuy nhiên, bằng cách ápdụng 1 ràng buộc về tần số giới hạn hoạt động và 1 mạng thiết kế điều khiển trong giớihạn cho phép, các tuyến quang có thế đóng gói dày đặc (Densely packed) trong mỗiống GRE với 1 khoảng cách tối thiểu vừa đủ cho hoạt động thêm/bớt 1 số lượng xácđịnh các tuyến lân cận Hình 1.18 cho thấy 1 ví dụ về việc giảm filtering impairment

có thể được thực hiện bằng cách kiểm soát phân bổ bước sóng Trong phần trên củahình 1.18, đường màu xanh lá bị hiệu ứng lọc của đường đỏ làm mất Mặt khác, việcphân bổ bước sóng được hiện thị trong phần dưới có thể loại bỏ hiệu ứng lọc Nó là 1hoạt động đơn giản và hiệu quả nhưng rất khó để loại bỏ hoàn toàn hiệu ứng lọc do đó

sự tự do trong tối ưu hóa là khá hạn chế

Hình 1.16: Ảnh hưởng của việc tách ghép kênh lên các kênh lân cận

1.4 Kết luận chương

Nội dung của chương đã trình bày được về xu hướng phát triển của mạng quang

và giới thiệu tổng quan về mạng quang lưới bước sóng linh hoạt về những đặc tính củacông nghệ mạng quang lưới bước sóng linh hoạt cũng như các kỹ thuật nền tảng củamạng quang lưới bước sóng linh hoạt bên cạnh đó nêu được những ưu điểm của côngnghệ mạng quang mới so với công nghệ mạng quang WDM hiện này Bên cạnh đó,trong nội dung của chương cũng chỉ nhưng ưu điểm của công nghệ này, tuy nhiênnhằm đỡ tốn kém chi phí cũng như lãng phí tài nguyên đang có thì kỹ thuật chuyểnmạch thô, dựa trên nền tảng nút mạng của công nghệ WDM đang có kết hợp với EONcông nghệ mới