Lời cảm ơn Được phân công nhà trường đồng ý giảng viên hướng dẫn TS Phạm Việt Hưng làm viết với đề tài “ kỹ thuật ghép kênh WDM ứng dụng mạng quang định tuyến theo bước sóng” Để hoàn thành viết xin chân thành cảm ơn thầy cô tận tình hướng dẫn trình học tập nghiên cưu trường đại học Hàng Hải Việt Nam Xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn giảng viên Phạm Việt Hưng tận tình hướng dẫn viết Mặc dù cố gắng hoàn thành viết cách tốt lần đầu làm quen với việc nghiên cứu khoa học kiến thức có hạn tránh khỏi sai sót định mà thân chưa thể tự nhận được, mong góp ý thầy cô bạn để viết hoàn chỉnh Lời cam đoan Tôi xin cam đoan viết hướng dẫn giảng viên hướng dẫn TS Phạm Việt Hưng Các nội dung nghiên cứu trình bày bao gồm nhiều nguồn tổng hợp trích dẫn bảng biểu nội dung trích dẫn ghi rõ số nhận xét đánh giá tác giả khác ghi rõ nguồn gốc 11 Nếu phát có gian lần xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Hàng Hải không liên quan tới hành vi vi phạm tác quyền trình làm (nếu có) MỤC LỤC 22 DANH MỤC HÌNH VẼ Hìn h 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Tên hình vẽ Sơ đồ khối hệ thống hướng Sơ đồ khối hệ thống hai hướng Biểu điễn vị trí cửa sổ phổ ánh sáng cấp mạng quang theo lớp trúc mạng truyền tải quang Mạng định tuyến theo bước sóng OXC chuyển mạch sợi OXC 3x3với bước sóng sợi quang Các kiểu biến đổi bước sóng Phân loại phương thức bảo vệ đảm bảo trì mạng Bảo vệ OCh-DPRing OMS-SPRing sợi tình trạng hoạt động a) bị cố Bảo vệ tuyến mạng hình lưới a) 1:1 b) 1:3 Các cấu hình mạng khác xảy cố w1 w2 Bảo vệ theo tuyến mạng hình luới Kỹ thuật bảo vệ double-cycle-cover Bảo vệ p-cycle Bảo vệ generalized loopbackM Tran g 2 21 24 25 27 38 39 40 41 42 43 45 46 46 DANH MỤC BẢNG Bản g 1.1 1.2 1.3 Tên bảng Trang SMF tham số sợi DSF tham số Các tham số sợi NZ-DSF 10 11 12 33 MỞ ĐẦU Với công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM(Wavelength Division Multiplexing) ta có dung lượng lớn cách ghép bước sóng với sợi cáp, dung lượng tăng nên dựa số bước sóng ghép liên kết Tuy nhiên chưa đủ, việc tổn thất lưu lượng cố xảy thành phần mạng có mức độ nghiêm trọng không giống tùy thuộc vào quy mô mạng WDM Để giải vấn đề người ta nghiên cứu nhiều giải pháp khác dó có phương thước khôi phục phương thức bảo vệ - Phương thức bảo vệ:giúp cho mạng hồi phục nhanh nhờ chuyển lưu lượng luồng quang bị gián đoạn sang luồng quang chuẩn bị từ trước cố xảy luồng gọi luồng quang dự phòng ,với phương pháp việc khôi phục cổ đảm bảo 100% với điều kiện - không xảy cố đồng thời luồng Phương pháp khôi phục: khác với phương pháp bảo vệ chỗ việc xác định đường bước sóng tuyến dự phòng thực sau cố xảy giản việc thiếu bước sóng cho tuyến dự phòng nhiện lại tiêu tốn nhiều thời gian thêm khoảng thời gian xác định tuyến dự phòng Việc thiết kế cấu trúc mạng logic (bảo vệ / khôi phục) tập chung vào việc vừa giảm thiểu tài nguyên tuyến dự phòng mà lại giảm xác xuất mà yêu cầu thiết lập tuyến quang bị từ chối (từ chối thiếu tài nguyên mạng), nhiều nghiên cứu triển khai từ đưa khái niệm khả phục hồi lỗi chất lượng dịch vụ QoS 44 Hiện số lượng sử dụng mạng ngày tăng cao việc xây dựng hệ thống sử dụng bước sóng thật hiệu đảm bảo thời gian khôi phục sau cố Với chất lượng tin cậy QoR đơn vị định lượng QoS để dựa theo xây dựng tuyến quang có đọ tin cậy cao ,theo việc xây dựng mạng có độ tin cậy cao quan trọng nhiều so với việc quản lý hiệu tài nguyên mạng Bài viết gồm chương sau: - - Chương I: Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng Trong gồm nguyên lý ghép kênh theo bước sóng WDM vấn đề công nghệ Chương II: Mạng quang định tuyến theo bước sóng Trong trình bày sơ lược mạng quang định tuyến theo bước sóng đồng thời đề cập tới phần tử cấu thành vấn đề định tuyến gán - bước sóng mạng (WDM) Chương III: Các phương thức bảo vệ mạng WDM Giới thiệu chế bảo vệ mạng toàn quang nâng cao độ an toàn mạng 55 Chương I : NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG WDM 1.1 Nguyên lý ghép bước sóng a Khái niệm WDM (wavelength division multiplexing) ghép kênh phân chia theo bước sóng biện pháp kỹ thuật thiếu mạng toàn quang kỹ thuật mang lại nhiều kênh quang riêng rẽ, độc lập sợi quang Điểm bật hệ thống WDM tận dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên khu vực tổn hao thấp sợi quang đơn mode làm tăng dung lượng truyền dẫn hệ thống đồng thời giảm giá thành xuống mức thấp Ở việc ghép kênh trình biến đổi điện WDM khắc phục hoàn toàn nhược điểm hệ thống điện mà tốc độ truyền dẫn cao cự ly xa Trong suốt trình hoạt động phát triển công nghệ WDM ghép kênh theo bước sóng mật độ thấp thay khái niệm DWDM ghép kênh theo mật độ cao Công nghệ phát triển khoảng cách kênh ngày thu hẹp, DWDM cho phép 80 kênh riêng biệt với khoảng cách kênh có 0.5 nm Hệ thống thiết bị thương mại hóa Khi nói đến WDM không nói tới DWDM sản phẩm công nghệ loại diện khắp nơi Do để thuận tiện dùng thuật ngữ WDM để nói chung cho khái niệm trường hợp cần phân biệt khái niệm có thích kèm theo b Hệ thống WDM phần tử cấu thành Có thể nói hệ thống WDM hệ thống TDM truyền thống hai gồm phát ,thu phía sợi quang ,các lặp Sự khác biệt hai hệ thống chỗ với TDM sợi có kênh với hệ thống WDM với sợi ta có nhiều kênh khác hoạt động nói cách khác WDM hệ thống TDM hoạt động song song dùng chung thiết bị sợi quang Mỗi hệ thống thiết bị tương tác qua lại đầu thực việc phát tín hiệu thu nhận tín hiệu WDM tính tương tác thực môi trường sợi quang Từ đo người ta phân WDM thành hai loại: - Hệ thống ghép bước sóng hướng: với kiểu hướng truyền dẫn sử dụng sợi quang riêng biệt nghĩa hệ thống phát tín hiệu sợi cáp nhận tín hiệu sợi cáp khác Nhu tuyến truyền cần tới sợi cáp riêng biệt Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống hướng - Hệ thống ghép bước sóng hai hướng: khác với hệ thống hướng kiểu tín hiệu phát nhận truyền qua sợi cáp Hình 1.2.Sơ đồ khối hệ thống hai hướng c Công nghệ WDM ưu nhược điểm WDM cho thấy ưu điểm vượt trội so với hệ thống truyền dẫn đơn kênh quang Ưu: - Với đường truyền dẫn ta có nhiều kênh quang kênh có tốc độ bit (TDM) Do WDM có dung lượng truyền đẫn lớn nhiều “Hiện hệ thống WDM 80 bước sóng với bước sóng mang tín hiệu TDM 2,5Gbit/s, tổng dung lượng hệ thống 200Gbit/s thử nghiệm thành công Trong thử nghiệm hệ thống TDM, tốc độ bit đạt tới STM-256 (40Gbit/s).” - Khắc phục nhiều bất lợi việc truyền dẫn tốc độ cao tham số tán sắc… TDM hệ thống truyền dẫn đơn kênh nên để tăng tốc độ ta buộc phải tăng tốc độ số liệu nên nhiều với WDM tốc độ kênh tăng nên không nhiều có nhiều kênh khác - WDM hệ thông linh hoạt, người ta thay đổi dung lượng hệ thông hoạt động Kỹ thuật cho phép tăng thêm lượng lớn dung lượng mạng mà không cần lắp đặt thêm đường truyền dẫn Việc nâng cấp lại vô cung đơn giản - Việc sử dụng công nghệ WDM khiến cho khả quản lý băng tần vô hiệu khả thiết lập lại cấu hính cách vô nhanh chóng - Cũng nhờ mềm dẻo nên công nghệ giúp giảm nhiều chi phí đầu tư Những ưu điểm vô rõ ràng nhiên ghép kênh theo bước sóng có số mặt hạn chế Những hạn chế vấn đề nhức nhối cần phải giải tương lai - So với băng tần sợi quang dung lượng hệ thống nhỏ Hiện việc nâng cao dung lượng hệ thống hiệu nhiên chưa phải giải pháp tối ưu để tận dụng hết băng tần sợi quang 1.2 Sự phát triển truyền dẫn quang Từ kỷ XIX người ta bắt đầu sử dụng truyền dẫn sợi quang Truyền dẫn quang đáp ứng nhu cầu ngày tăng cao người với cá ưu điểm bật dung lượng truyền tải lớn tốc độ cao chất lượng tín hiệu tốt nhờ tránh số vấn đề lỗi đường truyền nhiễu điện từ Đến mạng toàn quang ngày phát triển cách rộng rãi Trong mạng quang dẫn người ta sử dụng bước sóng phổ định , theo với bước sóng phổ người ta tính toán suy hao nhỏ Những vùng nằm giửa khu vực có độ hấp thụ ánh sáng cao gọi “cửa sổ” Đầu tiên người ta sử dụng bước sóng xấp xỉ 0.850 μm gọi cửa sổ thứ sau với tiến nhiều nghiên cứu người ta nhận khu vực bước sóng 1.310 μm có hệ số suy hao thấp cửa sổ thứ (băng S) đến cửa sổ thứ với bước sóng 1.550 μm (băng C) Cho đến cửa sổ nghiên cứu để sử dụng cửa sổ thứ tư với bước sóng vào khoảng 1.625 μm Hình 1.3 Biểu điễn vị trí cửa sổ phổ ánh sáng Công nghệ ghép kênh theo bước sóng sử dụng lần đầu vào năm 80 người ta sử dụng hai bước sóng cách xa 1.310 μm 1.550 μm (hoặc 0.850 μm 1.310 μm ) gọi WDM băng rộng Đến năm 90 công nghệ ghép kênh theo bước sóng hệ thứ bắt đầu xuất gọi WDM băng hẹp sử dụng từ đến kênh Các kênh lấy cửa sổ thứ ba với bước sóng 1.55 μm kênh cách 400GHz Sau hệ thông ghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM) phát triển với từ 16 đến 40 kênh với kệnh cửa sổ cách khoản 100 đến 200 GHz Sau công nghệ tiếp tục phát triển đến cuối năm 90 công nghệ ghép kênh theo bước sóng mật độ cao đạt 64 đến 160 kênh với khoảng cách cách kênh ngày thu hẹp , chí có 25 GHz 1.2.1 Lớp quang Trong hệ thống phân cấp mạng theo lớp, lớp quang có chức cung cấp dịch vụ cho lớp mạng cao SONET/SDH, IP, ATM Có thể coi lớp lớp khách hàng (client) lớp quang lớp phục vụ (server) “Lớp quang chia nhỏ thành lớp Một định nghĩa lớp đề xuất khuyến nghị G.872, theo đó, lớp quang chia thành lớp con: lớp kênh quang OCH, lớp đoạn ghép kênh quang OMS lớp đoạn truyền dẫn quang OTS hình vẽ” Hình 1.4 :Phân cấp mạng quang theo lớp 10 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ TRONG MẠNG WDM 3.1 Nâng cao độ tin cậy lớp quang Như đề cập phần trước, lớp quang chia làm phần, kênh quang đoạn ghép quang Kênh quang tương ứng với bước sóng sử dụng mạng quang OTN Còn đoạn ghép kênh quang tập bước sóng đến thiết bị tách/ghép quang OADM Việc phân loại kỹ thuật bảo vệ mạng quang cần thiết Tiêu chí phân loại dựa lớp lớp WDM, lớp kênh quang lớp đoạn ghép kênh quang Trong trường hợp thứ nhất, thực thể cần bảo vệ tuyến quang, việc bảo vệ kênh quang trường hợp gọi bảo vệ tuyến (path protection) Khi xuất lỗi, lưu lượng chuyển từ tuyến quang hoạt động sang tuyến dự phòng Việc khôi phục kích hoạt thiết bị Och đặt nút đầu cuối (nguồn đích) tuyến quang Hệ thống có nhiệm vụ giám sát tuyến quang để phát lỗi Tuyến quang bảo vệ tuyến hoạt động gọi tuyến dự phòng xác định trước thiết lập động tuỳ theo yêu cầu mạng lưới Lớp OMS phần ghép kênh WDM lên sợi cáp Bởi vậy, việc khôi phục cố lớp liên quan đến liên kết, lý gọi bảo vệ theo liên kết (link protection) Các thiết bị OMS kết cuối liên kết thực quản lý việc phát lỗi chuyển mạch bảo vệ liên kết Bảo vệ theo liên kết thực theo chế độ: chế độ sợi chế độ sợi Việc lựa chọn chế độ tuỳ thuộc vào thiết kế vật lý mạng Ở chế độ bảo vệ theo liên kết sợi OMS, đôi sợi dành cho lưu lượng hoạt động, đôi thứ dành để mang lưu lượng đôi sợi hoạt động bị cố Ở hệ thống OMS bảo vệ theo liên kết sợi, hướng sợi quang, nửa số kênh WDM mang lưu lượng hoạt động, nửa lại sử dụng nguồn dự phòng để bảo vệ trường hợp liên kết bị cố Trên hướng ngược lại sợi cáp, vai trò bước sóng đảo ngược: bước sóng hoạt động sợi cáp bước sóng dự phòng ngược lại 40 Ở tiêu chí phân loại thứ 2, chế bảo vệ WDM xếp loại dựa khả đảm bảo mạng trì sau xảy cố liên kết xảy cố liên kết nút đồng thời Một trường hợp điển hình cố nút, chẳng hạn, card nhánh nút bị chức Trong trường hợp này, để đảm bảo độ tin cậy, cần trang bị card dự phòng cho nút Thông thường, việc đảm bảo khả trì mạng sau cố nút yêu cầu nhiều tài nguyên so với bảo vệ theo liên kết Tiêu chí phân loại thứ liên quan đến việc quản lý động dung lượng bảo vệ Có kiểu đề xuất khác Phương thức sử dụng rộng rãi “lập kế hoạch trước” Nguồn tài nguyên dự kiến sử dụng cho mục đích dự phòng cấp phát trước tuyến hoạt động thiết lập (trực tuyến) lưu lượng thuộc kiểu tĩnh tài nguyên cấp phát thiết lập mạng (ngoại tuyến) Trong trường hợp này, mạng sẵn sàng đối phó với cố: sau phát cố, nút mạng thực thao tác chuyển mạch đơn giản để chuyển lưu lượng sang hướng dự phòng Phương thức cho phép thời gian khôi phục nhanh Trở ngại kênh WDM cấp phát cứng nguồn tài nguyên để hoạt động dự phòng Hiện nay, có vài phương thức cải tiến cho phép kênh dự phòng cố mang lưu lượng có tính chất không quan trọng Kiểu đề xuất lập kế hoạch từ trước thứ provisioning, gọi khôi phục Trong trường hợp này, mạng dành trước nguồn tài nguyên, thường vượt nhu cầu lưu lượng thực để hoạt động không phân bổ tài nguyên dự phòng Khi lỗi xuất hiện, mạng kích hoạt kết nối để hỗ trợ kết nối gặp cố Phương thức khôi phục cho phép tăng tính mềm dẻo mạng, cải thiện hiệu sử dụng tài nguyên mạng Một ưu điểm cho phép mạng trì sau nhiều cố xảy đồng thời Phương thức khôi phục, nhiên, có nhược điểm không đảm bảo an toàn 100% Trên thực tế, đảm bảo chắn có đủ tài nguyên để thiết lập kết nối sau cố xảy Một trở ngại lớn phương thức chỗ yêu cầu hoạt động giám sát liên tục để thiết lập kết nối thời gian khôi phục dài Tiêu chí phân loại thứ áp dụng với kỹ thuật lập kế hoạch trước Bảo vệ theo kế hoạch trước thực theo kiểu dành riêng hay dùng chung Thủ tục đơn giản đặc trưng dự trữ nguồn tài nguyên độc 41 quyền cho thực thể hoạt động (có thể tuyến quang bảo vệ OCh liên kết bảo vệ OMS) Việc bảo vệ gọi bảo vệ dành riêng, giảm phần tính phức tạp khôi phục mạng lại đòi hỏi 50% số kênh WDM không sử dụng cho lưu lượng hoạt động Với giả thiết cốkhông xảy đồng thời nhiều thực thể bảo vệ (có thể tuyến quang bảo vệ OCh sợi cáp bảo vệ OMS) sử dụng chung nguồn tài nguyên (kênh WDM sợi cáp) Bảo vệ dùng chung cho phép giảm số lượng nguồn dự phòng cần thiết, cải thiện hiệu sử dụng tài nguyên nhiên giá phải trả độ phức tạp khôi phục mạng tăng lên Việc phân loại phương thức đảm bảo tính trì mạng khái quát hình 3.1 Hình 3.1 Phân loại phương thức bảo vệ đảm bảo trì mạng 42 3.2 Bảo vệ mạng ring WDM Phần lớn mạng WDM ngày có cấu trúc ring, đặc biệt mạng metro mạng lõi Chính cấu trúc đơn giản dễ dàng tích hợp với SDH nên mạng ring WDM coi hệ thứ phát triển kiến trúc mạng quang (thế hệ mạng điểm - điểm) coi trường tiêu chuẩn để áp dụng kỹ thuật bảo vệ Hình 3.2 Bảo vệ OCh-DPRing Đối với bảo vệ theo tuyến, phương thức bảo vệ ring dành riêng OCh (OChDPRing) định nghĩa: áp dụng cho vòng ring sử dụng sợi truyền theo hướng ngược (hình 3.2) Bảo vệ tuyến thiết kế theo cách sử dụng sợi để thiết lập tuyến quang ngược chiều vòng quanh ring Nút nguồn chia tín hiệu thành phiên giống hệt phát đồng thời tuyến quang khác Phía đầu thu lựa chọn tín hiệu có chất lượng tốt Phương thức gọi bảo vệ dành riêng 1+1 (gọi chuyển mạch bảo vệ) kiến trúc gọi ring tự hàn WDM Khi xuất lỗi, thiết bị chuyển mạch quang không cần phải cấu hình lại: có thành phần điện phía đầu thu thực việc lựa chọn tín hiệu tốt Thời gian khôi phục nhanh yêu cầu xác50% nguồn tài nguyên vật lý mạng Ở lớp OMS, phương thức bảo vệ theo tuyến tiêu chuẩn hoá ring bảo vệ dùng chung (OMS-SPRing) áp dụng cho mạng sợi sợi Trong trường hợp, việc chuyển mạch bảo vệ thực 2x2 chuyển mạch quang có khả chuyển nhiều tín hiệu WDM từ sợi cáp sang sợi cáp 43 khác Quá trình chuyển mạch diễn nhanh, thường cỡ micro giây Các thiết bị thường đặt thiết bị ghép kênh xen rẽ OADM Hình 3.3 minh hoạ bảo vệ OMS-SPRing trường hợp sợi Hình 3.3 OMS-SPRing sợi tình trạng hoạt động a) bị cố Khi có cố, OADM liên kết bị lỗi khôi phục kết nối cách khép kín ring (loopback) định tuyến lại lưu lượng sợi cáp bước sóng dự phòng OMS-SPRing có khả khôi phục cố nút: trường hợp vậy, 2x2 chuyển mạch quang nút bị cố tự động thực thao tác loopback Việc bảo vệ cần 50% tài nguyên vật lý: trường hợp này, việc dùng chung không thật mang lại nhiều lợi ích so với bảo vệ dành riêng xét theo khía cạnh sử dụng tài nguyên Cần có báo hiệu đầu cuối liên kết bị lỗi để thực thao tác loopback 3.3 Bảo vệ mạng mesh WDM Trong cấu trúc hình lưới (mesh), đảm bảo trì mạng toán phức tạp nhiều so với cấu hình ring số đường lớn Ngoài ra, thực tế chưa có phương thức bảo vệ mạng hình lưới với phạm vi lớn thực hiện, kỹ thuật đề cập có khả lựa chọn tối ưu tương lai 44 Bảo vệ theo tuyến mức OCh hiển nhiên phù hợp mạng hình lưới Để thoả mãn yêu cầu bảo vệ, cần thiết lập cặp tuyến quang hoạt động dự phòng kết nối (hình 3.4) Để cho chế bảo vệ hiệu liên kết tuyến hoạt động tuyến dự phòng phải độc lập với nhau, độc lập theo nghĩa xảy cố Trong nhiều trường hợp, điều kiện thoả mãn cách thiết lập tuyến quang tuyến cáp riêng biệt: nghĩa tuyến hoạt động tuyến dự phòng không dùng chung liên kết Trong trường hợp bảo vệ 1: N, lưu lượng có mức ưu tiên không cao truyền tải tuyến bảo vệ cố, cần có báo hiệu nút đầu cuối (hình 3.4a) Bảo vệ theo tuyến dành riêng tiêu tốn nhiều tài nguyên mạng hình lưới ràng buộc tách rời tuyến hoạt động tuyến dự phòng Bảo vệ dùng chung áp dụng theo nghĩa đầu cuối-đầu cuốisử dụng tuyến dự phòng cho N tuyến hoạt động có chung cặp nút nguồn - đích (hình 3.4b) Kỹ thuật trường hợp đặc biệt dùng chung gọi là1: N Hình 3.4 Bảo vệ tuyến mạng hình lưới a) 1:1 b) 1:3 Điều quan trọng cần lưu ý sử dụng chung cho phép tiết kiệm tài nguyên truyền dẫn yêu cầu quản lý phức tạp Trong bảo vệ 1:1 1: N, xuất lỗi, nút cuối liên quan đến tiến trình khối phục tuyến dự phòng thiết lập từ trước Khi bảo vệ dùng chung thiết 45 lập mạng hình lưới, lỗi xuất kích hoạt thủ tục khôi phục phức tạp yêu cầu nhiều báo hiệu phần tử mạng Nghĩa là, thực tế cần cấu hình lại tất OXC có kết cuối sử dụng kênh WDM dùng chung (hình3.5) tuỳ theo tuyến quang hoạt động cần khôi phục Điều chắn dẫn đến trễ khôi phục thời gian vận chuyển tin báo hiệu tới tất phần tử mạng liên quan cộng với thời gian cấu hình lại tất OXC liên quan Và bảo vệ dùng chung lập kế hoạch từ trước nên hoạt động khôi phục nên điều khiển phân tán điều khiển tập trung, loại bỏ phần can thiệp hệ thống quản lý mạng giảm đượclượng báo hiệu Trong trường hợp này, OXC phải có khả nhận dạng tuyến quang bị lỗi để thực tác vụ chuyển mạch Hình 3.5 Các cấu hình mạng khác xảy cố w1 w2 Trong mạng WDM, bảo vệ theo liên kết mức OMS ưa chuộng so với bảo vệ theo tuyến xét theo khía cạnh (hình 3.6) Ở mạng có cấu hình topo phức tạp, chế khôi phục cục bộ, phù hợp với điều khiển phân tán điều khiển tập trung, xem dễ quản lý chế khôi phục đầu cuối-đến- đầu cuối Bảo vệ theo liên kết dùng chung thực theo nhiều cách Điển hình phương thức bảo vệ liên kết lập kế hoạch trước dựa khái niệm loopback-by-ring kỹ thuật generalized-loopback 46 Hình 3.6 Bảo vệ theo tuyến mạng hình luới Về chất, mạng hình lưới tạo cách kết nối nhiều vòng ring Đó cách thức quản lý mạng WDM Việc chuyển mạch ring mạng thực phần điện thường phần tử SDH/SONET đấu nối chéo Và vậy, việc trì mạng mạng WDM đa ring thường đảm bảo kỹ thuật SDH/SONET Để xây dựng phương thức bảo vệ cho mạng hình lưới, người ta tạm thời bỏ kiến trúc đa ring tập trung vào mạng hình lưới “thực sự”, nghĩa mạng kết nối hình lưới sử dụng OXC để thực chức chuyển mạch quang mạng Nguyên lý đấu vòng theo ring (loopback-by-ring) áp dụng cho mạng hình lưới “thực sự” sau: Trước hết, mạng tách rời thành tập sợi quang, tập quản lý vòng ring Mỗi ring bảo vệ theo phương thức bảo vệ OMS chẳng hạn OMS-SPRing Như vậy, ring coi hệ thống có bảo vệ, có cố mạng đấu vòng để tránh kết nối bị lỗi Ưu điểm rõ phương án cho phép khôi phục theo kiểu phân tán: vòng ring hệ thống khôi phục tự động Điều có nghĩa thời gian khôi phục bị giới hạn chủ yếu kích thước ring 47 Bài toán chủ yếu liên quan đến phương thức đấu vòng theo ring cách thức tách rời mạng hình lưới thành vòng ring Trên thực tế, cần cấu hình vật lý mạng có cạnh nối với việc khôi phục hoàn toàn thực Việc thực với nhiều ràng buộc: giảm thiếu tài nguyên mạng, phương thức điều khiển phân tán, thời gian khôi phục nhanh, bảo vệ nhiều tuyến tốt đảm bảo phạm vi bảo vệ mạng mở rộng Phương án tách rời lưới theo ring phương thức node-cover: tập ring chọn cho nút mạng nằm ring Như nodecover không cần thiết phải trùm lên tất liên kết mạng liên kết không nằm ring không bảo vệ Ý tưởng không giống với trường hợp ring-cover: liên kết mạng phải thuộc ring Điều kiện cần đảm bảo tất liên kết mạng bảo vệ lại ràng buộc tài nguyên mạng: liên kết thuộc nhiều ring Một kỹ thuật ring cover khác gọi bảo vệ đa ring tự hàn WDM (MWSHR) Thiết kế mạng có bảo vệ dựa kỹ thuật M-WSHR gồm bước: trước hết, tất lưu lượng làm việc phải định tuyến mà không xác định dự phòng (bước WL), sau xác định ring cover cho mạng (bước RC) cuối dung lượng dự phòng tính toán theo ring (bước SW) Bước cuối thực theo chế độ dùng chung dành riêng Ở chế độ dành riêng, liên kết ring bảo vệ tuyến dự phòng Ở chế độ này, trì mạng hoàn toàn lượng kênh WDM cần phân bổ lớn Ở chế độ dùng chung, ring OMS-SPRing sợi Tất sợi dự phòng có hướng chiều kim đồng hồ trang bị số bước sóng với số kênh WDM cấp phát cho lưu lượng hoạt động sợi cáp ngược chiều kim đồng hồ có tải lớn Áp dụng tương tự sợi có hướng ngược lại 48 Hình 3.7 Kỹ thuậtbảo vệ double-cycle-cover Một phương thức ring cover khác double-cycle-cover: vòng tròn chọn cho liên kết xuất ring (hình 3.8) Về mặt lý thuyết, phương thức áp dụng hệ thống sợi sợi thực tế việc sử dụng bảo vệ double-cycle-cover hệ thống sợi hoàn toàn không khả thi không sử dụng chuyển đổi bước sóng ràng buộc tính liên tục bước sóng mà tuyến hoạt động dự phòng sử dụng chung sợi cáp Tuy vậy, việc xác định vòng tròn bao trùm lên mạng với ràng buộc giảm thiểu số lượng chuyển đổi bước sóng toán không dễ giải Kỹ thuật vòng tròn bảo vệ (p-cycle) dựa tính chất ring để bảo vệ không liên kết ring mà bảo vệ liên kết thẳng kết nối nút kề (hình 3.8) Trên thực tế, liên kết thẳng hình sợi dẫn đến việc bảo vệ képbởi p-cycle có tuyến bảo vệ ngược hướng (hình 3.8b) Pcycle cho phép tiết kiệm nguồn dự phòng phương thức bảo vệ có cấu trúc sử dụng tài nguyên hiệu Tuy nhiên, việc xác định vòng tròn theo ràng buộc cho trước toán khó 49 Hình 3.8 Bảo vệ p-cycle Bảo vệ theo liênkết mạng hình lưới sử dụng kỹ thuật khác so với kỹ thuật trình bày gọi đấu vòng suy rộng (generalized loopback) Xây dựng mô hình mạng cho chia nhỏ làm đồ thị liên hợp có hướng với điều kiện liên kết mạng phải nằm cung đồ thị theo hướng ngược (hình 3.9) Một đồ thị chọn để tượng trưng cho trạng thái hoạt động mạng, đồ thị coi dự phòng Khi cố xuất hiện, nút gần cố thực đấu vòng kênh hoạt động sang sợi cáp thuộc đồ thị bảo vệ Phương thức đặc biệt phù hợp với kiểu điều khiển phân tán Hình 3.9 Bảo vệ generalized loopbackM Kết luận 50 Bài viết giới thiệu tống quan công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM, Trình bày sơ lược nguyên lý ghép kênh thành phần mạng WDM Chương giới thiệu mạng quang định tuyến theo bước sóng WRN, thành phần mạng WRN buộc vấn đề định tuyến gán bước sóng mạng WRN Chương đề cập đến vấn đề giải toán định tuyến gán bước sóng mạng WDM chia làm toán toán xác định đường (định tuyến) gán bước sóng trường hợp lưu lượng tĩnh lưu lượng động Chương cuối giới thiệu phương thức nâng cao độ tin cậy thực lớp quang mạng WDM tiêu chí áp dụng mạng ring WDM mạng hình lưới WDM Bài viết giả thiết lưu lượng lưu thông mạng mức thấp khả thiết bị hoàn toàn đáp ứng Trong tương lai, lưu lượng tăng lên vượt dung lượng thiết bị thời, cần phân bổ cho hướng có lưu lượng cao không mà phải 2, hay tổng quát n bước sóng Như vấn đề gán bước sóng cho tuyến hoạt động dự phòng phức tạp Đây chủ đề cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện Việc áp dụng toán thiết kế mạng logic thoả mãn tiêu chí QoR mạng có sử dụng chuyển đổi bước sóng hướng nghiên cứu cần triển khai Một hướng nghiên cứu khả thi khác nâng cao độ tin cậy lớp phía WDM Bài viết đưa giả thiết việc bảo vệ thực hoàn toàn lớp WDM Tuy nhiên, lớp phía WDM có khả thức chức bảo vệ, chẳng hạn chức khôi phục lớp IP 51 Tài liệu tham khảo [1]Helsiki University of Technology,1998, “Wavelength division multiplexing; an overview” [2] P.S.Andre, A.L.Teixeira, “Nonlinear refractive index and chromatic dispersion simultanously measurement in non-zero dispersion shift optical fibres” [3] Erland Almström (1999), “Reconfigurable and transparent wavelength division multiplexed Optical networks,experiments, evaluation and designs” [4] NPL report COEM by R Billington(1999), “A Report onFour-Wave Mixing in Optical Fibre” [5] Andre Richter (2002), “Timing JitterIn Long-haul WDM Return-To-Zero Systems” [6] Mansoor Sheik-Bahae and Michael P.Hasselbeck, Department of Physics and Astronomy (2000), “Third order optical nonlinearities” [7] George N.Rouskas, “Routing and Wavelength Assigment in Optical WDM network” [8] Pin Han Ho and Hussein T.Mouftah, “A framework for Service-guaranteed shared protection in WDM mesh networks” [9] Tailieu.vn “ đồ án : nguyên lý ghép kênh theo bước sóng WDM” 13/3/2009 52 NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viêntrong trình thực hiệnĐồ án/khóa luận: Đánh giá chất lượng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lượng thuyết minh vẽ): Chấm điểm giảng viên hướng dẫn (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày…tháng… năm 2016 Giảng viên hướng dẫn 53 ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN Đánh giá chất lượng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp mặt: thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lượng thuyết minh vẽ, mô hình (nếu có) …: Chấm điểm người phản biện (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày… tháng… năm 2016 Người phản biện 54 [...]... tuyến theo bước sóng WRN là mạng toàn quang, trong đó việc định tuyến các nút mạng dựa trên bước sóng tín hiệu Thiết lập cấu hình mạng quang định tuyến theo bước sóng chủ yếu liên quan đến việc lựa chọn đường đi và gán bước sóng cho tuyến Mạng định tuyến theo bước sóng bao gồm 2 kiểu nút mạng: Nút đấu chéo quang (cross - connect) OXC kết nối các sợi quang trong mạng và các nút biên (edge) cung cấp giao... xác định đường đi của tuyến quang trên các đường vật lý 32 - Bài toán con gán bước sóng: Xác định bước sóng trên các tuyến quang được sử dụng, nghĩa là gán bước sóng cho mỗi tuyến quang trên cấu hình topology logic sao cho thoả mãn các điều kiện về mạng định tuyến theo bước sóng - Bài toán con định tuyến lưu lượng: Định tuyến các gói lưu lượng giữa nút nguồn và đích qua mạng vừa thiết kế Rất nhiều thuật. .. hợp định tuyến và gán bước sóng là bài toán khó nên các thuật toán thường tìm cách tách thành 2 bài toán con: bài toán con định tuyến và bài toán con gán bước sóng Kết quả là, phần lớn các thuật toán RWA áp dụng cho mạng định tuyến theo bước sóng thường bao gồm các bước sau: - Tính toán số lượng các tuyến vật lý cho mỗi cặp nút nguồn-đích và sắp xếp chúng vào danh sách tuyến - Sắp xếp các bước sóng theo. .. 2 bước sóng trên 1 sợi quang Đặc trưng duy nhất của mạng WDM quang là mối quan hệ chặt chẽ giữa định tuyến và lựa chọn bước sóng Như ở hình 2.1, quang tuyến được hình thành bằng việc chọn tuyến liên kết vật lý giữa nút nguồn và đích và dự trữ bước sóng nhất định cho mỗi liên kết này Bởi vậy, khi thiết lập tuyến quang, ta phải giải quyết cả việc định tuyến (lựa chọn đường đi thích hợp) và gán bước sóng. .. là sắp xếp bước sóng theo thứ tự bước sóng có xác suất khả dụng cao ở phía trên, các bước sóng đã sử dụng cho xuống dưới Trong trường hợp thích nghi, thứ tự của bước sóng thường dưa trên mức độ sử dụng Mức độ sử dụng có thể được định nghĩa hoặc là số liên kết trong mạng được gán bước sóng đó, hoặc là số kết nối tích cực đang sử dụng bước sóng đó Thuật toán max - used sắp xếp các bước sóng theo thứ tự... sóng theo thứ tự và lập thành danh sách bước sóng - Bắt đầu từ tuyến và bước sóng đầu tiên trong các danh sách tương ứng, tìm kiếm tuyến và bước sóng khả dĩ cho mỗi tuyến quang yêu cầu Trước hết, hãy xem xét bài toán con định tuyến Nếu sử dụng thuật toán tĩnh (static) thì các tuyến được tính toán và sắp xếp độc lập với trạng thái mạng Với thuật toán thích nghi (adaptive), các tuyến và trật tự sắp xếp... định nghĩa tỷ lệ với: (1.9) trong đó gB là hệ số tăng ích Brillouin ∆vS là độ rộng phổ tín hiệu ∆vB là độ rộng băng tần tăng ích Brillouin Như vậy hiệu ứng SBS sẽ ảnh hưởng để mức công suất của từng kênh và khoảng cách giữa các kênh trong hệ thống WDM mà không phụ thuộc vào số kênh của hệ thống.” 23 CHƯƠNG 2 MẠNG QUANG ĐỊNH TUYẾN THEO BƯỚC SÓNG 2.1 Định nghĩa Mạng định tuyến theo bước sóng WRN là mạng. .. phát bước sóng cho kết nối) Đây được coi là bài toán định tuyến và gán bước sóng (RWA) Việc giải bài toán này thường phức tạp hơn rất nhiều so với bài toán định tuyến truyền thống thông thường Việc định tuyến và gán bước sóng còn phải chịu các điều kiện ràng buộc sau: - Ràng buộc về tính liên tục của bước sóng: Một tuyến quang phải sử dụng cùng một bước sóng trên tất cả các liên kết của nó dọc theo. .. làm tăng chi phí mạng, một phương thức khả dĩ là sử dụng biến đổi thưa (spare conversion), nghĩa là chỉ sử dụng bộ biến đổi tại một vài chứ không phải tất cả các OXC trong mạng Trong trường hợp này, tuyến quang phải sử dụng cùng bước sóng dọc theo mỗi liên kết giữa các OXC có trang bị bộ biến đổi nhưng cũng có thể sử dụng các bước sóng khác nhau trên tuyến đó Định tuyến và gán bước sóng là bài toán... vào các bước sóng khác Một OXC có N đầu vào và N đầu ra có khả năng xử lý W bước sóng tại mỗi đầu thì có thể được coi gồm N × N chuyển mạch độc lập Các chuyển mạch này phải đặt giữa bộ giải ghép kênh và ghép kênh bước sóng như hình vẽ 2.2 Bởi vậy, một OXC có thể kết nối chéo các bước sóng khác nhau từ đầu vào tới đầu ra Bằng cách thiết lập cấu hình OXC trên tuyến phù hợp, các kết nối quang (quang tuyến)