Đồ án tốt nghiệp đại học
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU........................................................................1
CHƯƠNG I: KĨ THUẬT CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG.............................................................2
1.1 Giới thiệu...........................................................................................................................2
1.2 Kĩ thuật chuyển đổi bước sóng.........................................................................................5
1.2.1 Thiết kế bộ chuyển đổi bước sóng..............................................................................5
1.2.2 Các bộ chuyển đổi bước sóng ...................................................................................6
CHƯƠNG II: KĨ THUẬT CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM..................12
2.1 Chuyển đổi bước sóng trong mạng WDM.....................................................................12
2.1.1 Thiết kế chuyển mạch chuyển đổi bước sóng ............................................................14
2.1.2 Vấn đề thiết kế, điều khiển và quản lí mạng...............................................................19
2.1.2.1 Thiết kế mạng........................................................................................................19
2.1.2.2 Điều khiển mạng...................................................................................................20
2.1.2.3 Quản lí mạng.........................................................................................................21
2.2 Lợi ích.................................................................................................................................22
2.2.1. Mô hình phân tích.......................................................................................................22
2.2.1.1 Mô hình xác suất với giả thiết tải trọng liên kết độc lập.......................................23
2.2.1.2 Chuyển đổi bước sóng dải rác...............................................................................26
2.2.1.3 Một mô hình xác suất cho một lớp của mạng........................................................28
2.2.1.4 Mô hình xác suất không có giả thiết tải trọng liên kết độc lập..............................29
2.2.2 Mối quan hệ..................................................................................................................31
2.2.2.1 Giới hạn trong các thuật toán RWA có và không có bộ chuyển đổi bước sóng ...31
2.2.2.2 Mạng đa sợi...........................................................................................................31
2.2.2.3 Giới hạn chuyển đổi bước sóng ............................................................................32
2.2.2.4 Bước sóng chuyển đổi cực tiểu trong mạng WDM vòng ......................................32
CHƯƠNG III: CÁC THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG..................................................33
3.1 Bộ chuyển đổi bước sóng nguyên khối bán dẫn (SIPAS).............................................33
3.1.1 Giới thiệu......................................................................................................................33
3.1.2 Cấu trúc và nguyên lí hoạt động của thiết bị ..............................................................33
4.4.3.1 Thiết bị chuyển đổi bước sóng sử dụng APE.........................................................62
4.4.3.2 Thiết bị chuyển đổi bước sóng tại đỉnh ống dẫn sóng sử dụng LPE-từ LiNbO3. .66
4.4.4 Kết luận.......................................................................................................................67
KẾT LUẬN...................................................................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................................69
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
2
Đồ án tốt nghiệp đại học
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ADM Add-Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ
APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động
ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng bộ
AWG Arrayed-Waveguide Grating Cách tử ống dẫn sóng dãy
BER Bit Error Rate Tỉ số lỗi bit
CPM Crossphase Modulation Điều chế pha chéo
DBR Distributed Bragg Reflector Bộ phản xạ Bragg phân bố
DD Direct Detection Tách trực tiếp
DEMUX Demultiplexer Bộ tách kênh
DFB Distributed Feedback Phản hồi phân tán
DSF Dispersion-Shifted Fiber Sợi quang dịch tán sắc
EOTF Electro–Optic Tunable Filter Bộ lọc quang-điện điều chỉnh được
FBG Fiber Bragg Grating Cách tử Bragg sợi
FSR Free Spectral Range Dải phổ tự do
FWM Four-Wave Mixing Trộn bốn sóng
IM Intensity Modulation Điều chế cường độ
IP Internet Protocol Giao thức Internet
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LDA Laser Diode Amplifier Bộ khuếch đại diode Laser
LOS Loss Of Signal Mất tín hiệu
MUX Multiplexer Bộ ghép kênh
MỞ ĐẦU
Mặc dù thông tin quang là một lĩnh vực tương đối mới, nó được đưa vào khai thác
trong mạng viễn thông khoảng 30 năm trước đây. Tuy nhiên, truyền dẫn quang đã đóng
vai trò hết sức to lớn trong mạng viễn thông ngày nay. Các hệ thống thông tin sợi quang
với nhiều ưu điểm về băng tần rộng, cự ly thông tin lớn, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu
điện từ… So với các hệ thống truyền dẫn khác ví dụ như: hệ thống thông tin vô tuyến
hay hệ thống dùng cáp kim loại. Nó không chỉ phù hợp với các hệ thống xuyên lục địa,
các hệ thống đường trục dung lượng lớn mà còn có tiềm năng sử dụng trong mạng nội
hạt với cấu trúc linh hoạt và đáp ứng mọi loại hình dịch vụ.
Tuy nhiên không thỏa mãn với các khả năng của đường truyền hiện có, các nhà
khai thác và cung cấp dịch vụ vẫn luôn luôn tìm kiếm các giải pháp công nghệ và kĩ
thuật mới nhằm tăng dung lượng đường truyền để đáp ứng nhu cầu sử dụng lớn. Công
nghệ chuyển đổi bước sóng là một công nghệ mới đã được nghiên cứu và triển khai
trong thực tế, được chứng minh là một giải pháp hữu hiệu để giải quyết những vấn đề
trên. Áp dụng chuyển đổi bước sóng trong mạng WDM đáp ứng được nhu cầu truyền
dẫn và cả những yêu cầu về chất lượng truyền dẫn của hệ thống.
Với sự chỉ bảo tận tình của cô giáo Nguyễn Thị Thu Nga cũng như nỗ lực của bản
thân, đồ án được hoàn thành và trình bày theo ba chương:
Chương I: Kỹ thuật chuyển đổi bước sóng
Chương II: Kỹ thuật chuyển đổi bước sóng trong mạng WDM
Chương III: Các thiết bị chuyển đổi bước sóng
Do đề tài là một lĩnh vực mới, về bản thân kiến thức còn hạn chế nên đề tài không
tránh khỏi thiếu sót. Em mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô giáo và các bạn,
để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thị Thu Nga, thầy cô giáo trong khoa
Viễn thông I đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
1
Đồ án tốt nghiệp đại học
CHƯƠNG I: KĨ THUẬT CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
2
Đồ án tốt nghiệp đại học
Hình 1.1 Mạng định tuyến bước sóng toàn quang
Xét mạng trong hình 1.1. Nó biễu diễn một mạng định tuyến bước sóng chứa 2 kết
nối chéo WDM (S1 và S2) và 5 trạm truy nhập (từ A tới E). 3 đường quang được thiết
lập (C tới A trên bước sóng λ
1
, C tới B trên bước sóng λ
2
, D tới E trên bước sóng λ
1
).
Để thiết lập đường quang, thường yêu cầu bước sóng giống nhau được chỉ định tất cả
các liên kết trên tuyến. Yêu cầu này được biết đến như ràng buộc liên tục bước sóng và
các mạng định tuyến bước sóng với ràng buộc này được gọi là mạng liên tục bước sóng.
Sự ràng buộc liên tục bước sóng phân biệt mạng liên tục bước sóng với một mạng
chuyển mạch kênh mà ngăn chặn các cuộc gọi chỉ khi không có dung lượng dọc theo bất
kì liên kết nào trên tuyến mà được phân cho cuộc gọi. Hãy xét các cổng của mạng trong
hình 1.2a. Hai đường quang được thiết lập trong mạng đó là: thứ nhất đó là giữa node 1
và node 2 trên bước sóng λ
1
; thứ hai, giữa node 2 và node 3 trên bước sóng λ
2
. Đòi hỏi
một đường quang giữa node 1 và node 3 phải được thiết lập. Nếu chỉ có 2 bước sóng
khả dụng trong mạng, không thể thiết lập được đường quang từ node1 đến node 3 thậm
chí có 1 bước sóng rỗi trên mỗi liên kết dọc theo tuyến từ node 1 đến node 3. Bởi vì các
bước sóng trên 2 liên kết là khác nhau. Do đó, trong mạng liên tục bước sóng có thể bị
nghẽn mạch cao hơn so với mạng chuyển mạch kênh.
tả công nghệ chuyển đổi bước sóng. Cách các thiết bị chuyển đổi bước sóng được xây
dựng và cách thiết kế chuyển mạch giải quyết chặt chẽ các bộ chuyển đổi này sẽ là
trọng tâm trình bày trong phần này. Các vấn đề về thiết kế mạng, điều khiển mạng và
các lợi ích sẽ được trình bày kĩ ở chương 2.
Hình 1.3. Tổ chức của công trình nghiên cứu này
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
Node 1 Node 2 Node 3
λ
1
λ
1
λ
2
λ
2
Node 1 Node 2 Node 3
λ
1
λ
1
λ
2
λ
2
λ
Các vấn đề trong chuyển đổi bước sóng
Các kĩ thuật
Thuật toán Phân tích lợi ích
Thiết bị chuyển đổi
+ Trong suốt về tốc độ bit và khuôn dạng tín hiệu.
+ Thiết lập nhanh thời gian của bước sóng đầu ra.
+ Chuyển đổi cả bước sóng ngắn và bước sóng dài.
+ Mức công suất vào vừa phải.
+ Bước sóng vào có thể giống bước sóng ra (không chuyển đổi)
+ Độ nhạy của tín hiệu vào phân cực.
+ Tín hiệu đi ra di tần thấp với hệ số tắt cao và tỉ số tín hiệu trên nhiễu lớn.
+ Thực hiện đơn giản.
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
Bộ chuyển đổi
bước sóng
λ
S
λ
c
s = 1, 2, …N
c = 1, 2, …N
5
Đồ án tốt nghiệp đại học
1.2.2 Các bộ chuyển đổi bước sóng
Các thiết bị chuyển đổi bước sóng có thể phân thành 2 loại: thứ nhất; chuyển đổi
bước sóng O/E. Một trạm truy nhập được cung cấp 1 bộ chuyển đổi quang điện (O/E)
tới một giao diện mạng quang với thiết bị điện qui ước.Thứ hai, chuyển đổi bước sóng
toàn quang, một mạng định tuyến bước sóng mà mang dữ liệu từ một trạm truy nhập tới
một trạm truy nhập khác mà không có bất kì bộ chuyển đổi O/E trung gian nào được coi
như một mạng định tuyến bước sóng toàn quang. Những mạng định tuyến bước sóng
toàn quang như vậy nhằm mục đích xây dựng các mạng diện rộng.
1.2.2.1 Chuyển đổi bước sóng O/E
Trong phương pháp này, tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện bằng
cách sử dụng bộ tách sóng quang (chính là R trong hình 1.5). Luồng bit điện được lưu
a. Chuyển đổi bước sóng sử dụng trộn bước sóng: trộn bước sóng xuất phát từ
sự phúc đáp quang phi tuyến của môI trường khi mà có nhiều hơn 1 bước sóng được
thực hiện (hình1.7). Kết quả là sinh ra một bước sóng khác có cường độ tương ứng với
kết quả của cường độ sóng tương tác. Trộn bước sóng giữ thông tin về cả pha và biên độ
tín hiệu, độ trong suốt tăng tuyệt đối. Nó cũng cho phép đồng thời chuyển đổi thiết lập
nhiều bước sóng vào thành nhiều bước sóng ra và có thể cung cấp tín hiệu tiềm năng có
tốc độ bit lên đến 100Gb/s. Trong hình 1.7 với giá trị n=3 tương ứng với trộn 4 bước
sóng, n=2 tương ứng với trường hợp tạo tần số khác nhau. Các kĩ thuật này sẽ được
miêu tả dưới đây.
Hình 1.7. Bộ chuyển đổi bước sóng dựa trên hiệu ứng trộn bước sóng phi tuyến
Trộn bốn bước sóng FWM (Four Wavelength Mixing): FWM sử dụng tính phi
tuyến thứ 3 trong sợi Silicat, mà tại đây có 3 sóng quang của các tần số f
i
,f
j
,f
k
(k ≠ i,j)
kết hợp với nhau trong hệ thống WDM đa kênh sinh ra bước sóng thứ tư có tần số được
cho bởi:
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
χ
(n)
Tín hiệu vào
Tín hiệu chuyển đổi
λ
s
λ
p
Tạo tần số khác nhau DFG (Diffirency Frequency Generation): DFG là một
dãy ảnh hưởng phi tuyến thứ 2 của môi trường với 2 bước sóng quang: 1 bước sóng
bơm và 1 bước sóng tín hiệu. Kĩ thuật này cung cấp một dải đầy đủ độ trong suốt mà
không có thêm nhiều nhiễu đối với tín hiệu và khả năng đảo ngược phổ, nhưng nó có
hiệu suất thấp. Những khó nhăn chính trong thực thi kĩ thuật này nằm trong sai pha của
các sóng tương tác trong việc chế tạo các ống dẫn sóng có độ tổn hao thấp để làm cho
hiệu suất chuyển đổi cao. Kiến trúc kết nối chéo thay đổi tham số bước sóng (WIXC)
nhằm mục đích sử dụng bộ chuyển đổi bước sóng dựa trên cơ sở DFG.
b. Chuyển đổi bước sóng sử dụng điều biến chéo: kĩ thuật này sử dụng dụng cụ
quang bán dẫn tích cực như bộ khuyếch đại quang bán dẫn SOA và laser. Kĩ thuật này
thuộc về một lớp được biết như là cổng quang chuyển đổi bước sóng.
Điều biến độ khuyếch đại chéo (XGM) tại SOA và điều biến pha chéo
(XPM) tại SOA: Nguyên lí này sử dụng 1 SOA tại XGM được chỉ ra như hình 1.8.
Điều chế cường độ tín hiệu vào điều biến độ khuyếch đại trong SOA do bão hòa độ
khuyếch đại. Một tín hiệu sóng ánh sáng biến thiên (CW) tại bước sóng ra theo yêu cầu
(λc) được điều biến bởi hệ số khuyếch đại khác nhau để nó mang thông tin giống như
tín hiệu vào gốc. Tín hiệu vào và tín hiệu CW có thể được đưa cùng hướng hoặc ngược
hướng vào trong SOA.Sự phối hợp XGM đưa ra 1 tín hiệu chuyển đổi bước sóng mà
được nghịch đảo so với tín hiệu đưa vào. Sự phối hợp trong XGM là đơn giản để nhận
ra và cung cấp chuyển đổi trực tiếp tại 10Gb/s, nó thực hiện từ nghịch đảo của luồng bit
đã chuyển đổi và giảm tỉ số tắt khi một tín hiệu vào chuyển đổi lên thành một tín hiệu có
bước sóng bằng hoặc dài hơn.
SOA
Hình 1.8. Bộ chuyển đổi bước sóng dựa trên XGM trong SOA
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
Tín hiệu vào
Tín hiệu chuyển đổi
λ
s
cách điều khiển quang học các tần số Laser đơn như hình1.10. Tín hiệu vào(λi) được
biến đổi được đưa vào trong Laser, tại đây nó gây ra trạng thái bão hoà mà trạng thái
này điều khiển sự dao động của Laser. Kết quả là dạng tín hiệu ra có thể là IM hoặc
CPFSK phụ thuộc vào hoạt động của Laser. Bước sóng cuối cùng (λc) có thể cố định
thay đổi phụ thuộc yêu cầu hệ thống.
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
SOA 1
SOA 2
MZI
CW
λ
c
λ
s
λ
c
9
Đồ án tốt nghiệp đại học
Hình 1.10. Nguyên lí chuyển đổi bước sóng dựa trên laser bán dẫn
+ Cần lưu ý, về bản chất thiết bị chuyển đổi Laser bao gồm các thành phần đơn
cấu thành nên, vì vậy nó rất đơn giản. Nó yêu cầu công suất quang vào là 0-10 dBm và
tốc độ bit lớn nhất, được xác định bởi tần số cộng hưởng của Laser, nhỏ nhất là 10Gb/s.
Phần này đã giới thiệu các kĩ thuật khác nhau trong thiết kế của một bộ chuyển đổi
bước sóng. Sự lựa chọn công nghệ hiện nay đó là tận dụng chuyển đổi bước sóng trong
mạng phụ thuộc vào các yêu cầu của hệ thống đặc biệt. Tuy nhiên, bộ chuyển đổi quang
điện chỉ giới hạn độ trong suốt về số. Ngoài ra, việc triển khai các thiết bị chuyển đổi
quang điện trong mạng WDM kết nối chéo yêu cầu các gói phức tạp để ngăn ngừa
xuyên kênh. Điều này dẫn đến việc tăng chi phí cho thiết bị chuyển đổi, hơn nữa việc
chế tạo các thiết bị chuyển đổi bước sóng quang điện này cũng làm cho nó kém thu hút
sai pha
(DPM)
Trộn bốn
bước sóng
(FWM)
Tao ra các
tần số khác
nhau
(DFG)
Các dụng
cụ
PD/IC/PL
(LD+MD)
SOALD SOA+
giao thoa
kế Mach-
Zehnder
SOA+ giao
thoa kế
Mach-
Zehnder
Sợi SOA QPM-
LN…
Tốc độ bit 40 Gbit/s
(phụ thuộc
IC)
40 Gbit/s
(RZ-NRZ)
40 Gbit/s 160Gbit/s 1Tbit/s 1Tbit/s
Độ rộng
đổi riêng
biệt/ đồng
thời
Riêng biệt Riêng biệt Riêng biệt Riêng biệt Khả năng
đồng thời
Khả năng
đồng thời
Kết quả Phụ thuộc
tốc độ bit và
dạng tín hiệu
Chirp Dải động
vào thấp
• Dải động
vào thấp
• Hoạt
động ổn
định
• Hiệu suất
chuyển đổi
thấp
• Phụ thuộc
phân cực
• Hiệu suất
chuyển đổi
thấp
• Phụ thuộc
phân cự
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
11
Đồ án tốt nghiệp đại học
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
12
Đồ án tốt nghiệp đại học
tuyến. Các đường quang có thể dùng như một tuyến truyền dẫn vật lí để kết nối nhiều
mạng tốc độ cao như mạng truyền theo phương thức đồng bộ (ATM).
Hình 2.1 Một mạng có 4 node {0,1,2,3}
Một ví dụ về mạng định tuyến bước sóng WDM được biểu diễn như trong hình 2.1.
Nó gồm có 4 node với 3 tuyến, mỗi tuyến có 4 kênh WDM tại mỗi bước sóng {ω
0
,ω
1
,ω
2,
ω
3
}. Chuyển mạch thực hiện tại mỗi node vì vậy các kênh có thể được kết nối tới các
đường quang. Chú ý rằng các kênh tại các bước sóng khác nhau được kết nối sau đó cần
một thiết bị thay đổi bước sóng để có thể thay đổi bước sóng của tín hiệu quang. Ví dụ
đường quang C2 cần một bộ chuyển đổi tại node 2 vì nó bao gồm 2 kênh WDM tại các
bước sóng khác nhau (ω
1
,ω
3
). Tuy nhiên đường quang C1 bao gồm 2 kênh WDM tại
cùng một bước sóng ω
0
tại tuyến 1 và tuyến 2. Vì thế, nó không cần bộ chuyển đổi bước
sóng. Ưu điểm của chuyển đổi bước sóng đó là kênh WDM sẽ được sử dụng hữu ích
hơn, còn nhược điểm là tăng chi phí và phức tạp.
Các thiết bị chuyển đổi đã được trình bày ở trên, ở chương này sẽ trình bày thêm
chuyển mạch chuyển đổi định tuyến bước sóng
2.1.1 Thiết kế chuyển mạch chuyển đổi bước sóng
Để một bộ chuyển đổi bước sóng trở nên dễ dàng thực hiện hơn, một câu hỏi quan
trọng được nảy ra: chúng ta đặt chúng vào vị trí nào trong mạng? Vị trí hiển nhiên là ở
bộ chuyển mạch (hoặc kết nối chéo) trong mạng. Kiến trúc có thể của node chuyển
mạch chuyển đổi bước sóng là chuyển mạch chuyển đổi bước sóng dành riêng (như
hình 2.3). Trong kiến trúc này, mỗi bước sóng dọc theo mỗi liên kết đầu ra tại một
chuyển mạch có một bộ chuyển đổi bước sóng dành riêng... Tại chuyển mạch M×M khi
hệ thống có N bước sóng yêu cầu M×N bộ chuyển đổi. Tín hiệu quang vào từ 1 sợi liên
kết tại chuyển mạch là bộ phân chia kênh bước sóng chia thành các bước sóng riêng
biệt. Mỗi bước sóng được chuyển mạch tới cổng đầu ra bởi chuyển mạch quang không
nghẽn. Bước sóng của tín hiệu ra có thể bị thay đổi bởi các bộ chuyển đổi bước sóng
của nó. Cuối cùng, các bước sóng khác nhau được ghép để tạo ra một tập hợp tín hiệu
dẫn tới sợi liên kết bên ngoài.
Hình 2.3 Một chuyển mạch mà có các bộ chuyển đổi tại mỗi cổng ra cho mỗi bước sóng
(WC biểu thị là một bộ chuyển đổi bước sóng )
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
D
E
M
U
X
D
E
M
U
X
O
P
D
E
M
U
X
O
P
T
I
C
A
L
S
W
I
T
C
H
M
U
X
M
U
X
WC
O
S
W
14
Đồ án tốt nghiệp đại học
P
T
I
C
A
L
S
W
I
T
C
H
M
U
X
M
U
X
WC
WC
15
Đồ án tốt nghiệp đại học
Tín hiệu quang có tốc độ bit 10Gbit/s đã được chuyển đổi khi sử dụng sơ đồ điều chế
khuyếch đại ánh sáng phun. Một thực nghiệm chuyển mạch 16 kênh WDM đã thực hiện
thành công khi sử dụng thiết bị chủ chốt này. Cần chú ý là WCI sử dụng một coupler
thay cho bộ ghép bước sóng, vì các bộ chuyển đổi có khả năng chuyển đổi các bước
sóng khác nhau.
Tuy nhiên, với chuyển mạch biến đổi bước sóng riêng, hiệu suất không cao lắm
khi tất cả bộ chuyển đổi bước sóng này không được yêu cầu tại mọi thời điểm. Một
phương pháp hiệu quả để cắt giảm chi phí là chia sẻ các bộ chuyển đổi bước sóng. Có 2
λ
i+j
= λ
0
- (i+j) Δλ
Trong đó λ
0
là bước sóng tham chiếu được xác định bởi WGR, ∆λ là khoảng cách
giữa hai bước sóng kề nhau. Tại đầu ra của WGR các bước sóng lại được chuyển đổi
một lần nữa trở về bước sóng ban đầu. Phương pháp này có suy hao công suất thấp
nhưng đòi hỏi điều khiển và chuyển đổi bước sóng chính xác.
Trong phương pháp chuyển mạch nói trên, các bước sóng đầu vào được định tuyến
trong miền không gian. Nó cũng có khả năng thực hiện chuyển mạch bước sóng trong
miền bước sóng. Phương pháp này gọi là trao đổi kênh bước sóng (WCI) và tương
đương về mặt logic với trao đổi khe thời gian (TSI). Hình sau mô tả WCI
Hình 2.6 Chuyển mạch bước sóng
Khi chuyển đổi bước sóng O/E được sử dụng, chức năng của các bộ chuyển đổi
bước sóng có thể được thực hiện tại các trạm truy nhập thay cho tại các chuyển mạch.
Kiến trúc chuyển mạch chia sẻ nội hạt được chỉ ra trong hình 2.7 và kiến trúc trạm truy
cập mạng đơn giản được chỉ ra trong hình 2.8.
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
17
Đồ án tốt nghiệp đại học
Hình 2.7 Kiến trúc chuyển đổi chuyển mạch bước sóng phân chia nội hạt
Hình 2.8 Kiến trúc trạm truy nhập mạng đơn giản
Ưu điểm của chuyển mạch quang:
- Băng tần rộng: ưu điểm lớn nhất của việc đưa công nghệ quang vào hệ thống
thông tin là tính thông suốt của nó với mọi tốc độ bit. Một hệ thống điện tử có khả năng
thông qua nhiều gigabit nhờ ghép song song các phần tử chuyển mạch đơn, vì mỗi phần
tử này chỉ có khả năng thông qua lớn nhất là 1 Gbit/s. Trong khi đó một chuyển mạch
R×B
M
U
X
E
S W
TxB
O
S
W
RxB: Khối nhận
TxB: Khối thu
ESW: Chuyển mạch điện
OSW: Chuyển mạch quang
Tín hiệu điện
tách nội hạt
Tín hiệu điện
xen nội hạt
E/O E/O
Out1
Out2
w1
w2
w1
w1
w1
In1
In2
Chuyển mạch định tuyến bước sóng
số điểm chuyển mạch trong mạng. Một câu hỏi thú vị mà không được trả lời một cách
thấu đáo đó là chúng ta có thể đặt các bộ chuyển đổi bước sóng này ở đầu tại một mạng
bất kì và làm sao để nó thích hợp với đường quang khi được nâng cấp để chuyển đổi
một cách đầy đủ, chính xác
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
19
Đồ án tốt nghiệp đại học
b) Phân chia thiết bị chuyển đổi bước sóng
Ngay cả giữa dung lượng chuyển mạch của chuyển đổi bước sóng, nó không mất
nhiều chi phí để trang bị cho tất cả các cổng đầu ra của chuyển mạch. Các thiết kế của
các cấu trúc chuyển mạch phải nhằm mục đích (như phần 2.1.1) cho phép chia xẻ bộ
chuyển đổi giữa các tín hiệu tại chuyển mạch. Nó được thực hiện chỉ trong mạng bão
hoà khi mà số bộ chuyển đổi tại một chuyển mạch tăng vượt quá ngưỡng cho trước. Vấn
đề thú vị ở đây là xác định số lượng của ngưỡng này phụ thuộc vào việc sử dụng thuật
toán định tuyến và khả năng bị chặn.
c) Khoảng giới hạn chuyển đổi bước sóng
Các bộ chuyển đổi bước sóng toàn quang trên cơ sở trộn bốn bước sóng chỉ cung
cấp dung lượng chuyển đổi bước sóng giới hạn. Nếu khoảng được giới hạn là k, thì một
bước sóng vào λi có thể chuyển đổi thành bước sóng λmax(i-k, 1) đến bước sóng
λmin(i+k, N), ở đây N là số lượng các bước sóng trong hệ thống (xếp thứ tự từ 1 đến
N). Khoảng giới hạn chuyển đổi bước sóng chỉ có thể được cung cấp tại những node sử
dụng kĩ thuật chuyển đổi O/E.
Các kĩ thuật chuyển đổi bước sóng khác cũng có vài hạn chế. Nhìn vào phần 1.2.2,
bộ chuyển đổi bước sóng sử dụng các SOA trong XGM bị giảm nhiều hơn khi tín hiệu
vào bị biến đổi lên thành các tín hiệu có bước sóng lớn hơn hoặc bằng nó so với khi tín
hiệu vào bị biến đổi xuống thành các tín hiệu có bước sóng nhỏ hơn. Ngoài ra, tín hiệu
cũng thường bị giảm chất lượng sau khi chuyển đổi nhiều lần, tác dụng của các tầng của
các bộ chuyển đổi này rất quan trọng.
Ngoại trừ hiệu quả của cấu trúc chuyển mạch chuyển đổi bước sóng và việc sắp
xếp tối ưu hoá của chúng, những kĩ thuật khác cũng có nhiều triển vọng. Mạng được
hạn chế ở phần 2.1.2.1 vẫn là một vấn đề mở.
b) RWA tĩnh
RWA tĩnh đối lập với vấn đề định tuyến động đã mô tả ở trên, RWA tĩnh giả sử
rằng tất cả các đường quang được thiết lập trong mạng từ ban đầu. Mục đích là làm tăng
tới mức lớn nhất toàn bộ thông lượng trong mạng...toàn bộ số lượng các đường quang
có thể được thiết lập một lúc trong mạng. Một giới hạn cao hơn trên một lưu lượng sóng
mang với bước sóng khả dụng (cho mạng có chuyển đổi bước sóng hoặc không chuyển
đổi bước sóng) được chứa bởi việc làm suy yếu chương trình tuyến tính số nguyên
tương ứng. Một trường hợp đặc biệt của RWA tĩnh đó là tất cả các yêu cầu đường
quang có thể được cung cấp đối với các mạng chuyển đổi bước sóng giới hạn. Một lần
nữa, các thuật toán hiệu quả kết hợp với những hạn chế trong phần 2.1.2.1 cho mạng
chuyển đổi bước sóng vẫn không khả thi.
2.1.2.3 Quản lí mạng
Chuyển đổi bước sóng có thể được sử dụng để đẩy mạnh thao tác giữa các mạng
con mà chúng được quản lí độc lập. Do đó, nó hỗ trợ việc phân phối các chức năng điều
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
21
Copyright: Tài liệu đại học ©