Luận Văn Chuyển mạch burst quang và ứng dụng trong mạng truyền tải thế hệ sau

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NỘI DUNG ĐỒ ÁN :
- Tổng quan về mạng truyền tải quang
- Kỹ thuật chuyển mạch burst quang
- Mạng truyền tải quang cấu trúc vòng OBS
- Nghiên cứu ứng dụng trong mạng truyền tải thế hệ sau

MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 6
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I 3
TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH QUANG 3
1.1 Tổng quan về mạng truyền tải quang 3
1.2. Tổng quan về chuyển mạch quang 4
1.2.1. Tầm quan trọng của chuyển mạch quang 4
1.2.2 Nguyên tắc chung của chuyển mạch quang 7
1.2.3. Phân loại chuyển mạch quang 8
1.2.3.1. Chuyển mạch kênh quang 8
1.2.3.2. Chuyển mạch gói quang 9
1.2.3.3 Chuyển mạch burst quang(OBS): 11
CHƯƠNG II 14
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH BURST QUANG 14
2.1 Cấu trúc và hoạt động của mạng chuyển mạch burst quang (OBS) 14
2.1.1 Cấu trúc mạng chuyển mạch burst quang(OBS) 14
2.1.2 Cấu trúc node trong mạng chuyển mạch burst quang 16
2.1.2.1 Cấu trúc node lõi 16
2.1.2.2 Cấu trúc node biên 17
2.1.3 Hoạt động của mạng chuyển mạch OBS 20
2.2 Các phương thức điều khiển trong chuyển mạch burst quang 22
2.2.1 Phương thức điều khiển theo kiểu TAG (Tell-And-Go) 22
2.2.2 Phương thức điều khiển theo kiểu TAW (Tell-And-Wait) 23
2.2.3 Phương thức điều khiển theo kiểu IBT (In-Band-Terminater) 24
2.2.4 Phương thức điều khiển theo kiểu RFD (Reserve-a-Fixed-Duration) 25
2.3 Các giao thức sử dụng để đăng ký tài nguyên trong OBS 25
2.3.1 Giao thức JIT (Just-In-Time) 25
2.3.2 Giao thức JET(Just-Enought-Time) 28
2.4 Một số vấn đề liên quan đến chuyển mạch burst quang 34
2.4.1 Các cơ chế đăng ký bước sóng 34
2.4.1.1 Thiết lập và giải phóng rõ ràng 34
2.4.1.2 Thiết lập rõ ràng và giải phóng ước lượng 35
2.4.1.3 Thiết lập ước lượng và giải phóng rõ ràng 35
2.4.1.4 Thiết lập và giải phóng ước lượng 35
2.4.2 Thời gian trễ 35
2.4.2.1 Không đăng ký 36
2.4.2.2 Đăng ký một chiều 36
2.4.2.3 Đăng ký hai chiều 36
2.4.3 Tranh chấp và giải quyết tranh chấp trong mạng OBS 37
2.4.3.1 Phương pháp sử dụng bộ đệm quang 37
2.4.3.2 Phương pháp chuyển đổi bước sóng 39
2.4.3.3 Phương pháp định tuyến đổi hướng 40
2.4.3.4 Phương pháp phân mảnh burst 40
CHƯƠNG III 43
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG CẤU TRÚC VÒNG CHUYỂN MẠCH BURST 43
3.1 Giới thiệu chung 43
3.2 kiến trúc mạng và node của mạng vòng OBS 43
3.2.1 kiến trúc mạng vòng OBS 43
3.2.2 kiến trúc node mạng trong mạng vòng OBS 45
3.3 Hoạt động của bước sóng điều khiển trong mạng vòng OBS 47
3.4 Các giao thức truy nhập mạng vòng OBS 49
3.4.1 Nguyên lý truy nhập mạng vòng OBS 51
3.4.2 Giao thức quay vòng với lựa chọn ngẫu nhiên (RR/R) 53
3.4.3 Giao thức quay vòng phục vụ kiên trì (RR/P) 55
3.4.4 Giao thức quay vòng phục vụ không kiên trì (RR/NP) 58
3.4.5 Giao thức quay vòng thẻ bài (RR/Token) 60
3.4.6 Giao thức quay vòng có xác nhận (RR/ACK) 62
CHƯƠNG IV 65
ỨNG DỤNG OBS TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU 65
4.1 Giới thiệu về mạng thế hệ sau 65
4.2 Mạng truyền tải quang thế hệ sau 70
4.3 Chuyển mạch nhãn đa giao thức có sử dụng OBS 72
4.4 OBS như là một vấn đề tối ưu hóa hệ thống hàng đợi 74
4.5 Các kiến trúc OBS thế hệ tiếp theo 76
4.6 OBS hỗ trợ điều khiển luồng 78
4.7 Khả năng ứng dụng của OBS trong mạng truyền tải thế hệ sau 79
KẾT LUẬN 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

LỜI NÓI ĐẦU
Cuối thể kỷ 20 nhiều nhà khai thác viễn thông trên thế giới đã chứng kiến những biến động lớn về bản chất lưu lượng truyền tải trên mạng. Lưu lượng phi thoại dần lấn át lưu lượng thoại truyền thống. Nguyên nhân sâu xa của vấn đề này là do tốc độ phát triển vượt bậc của lưu lượng Internet và sự gia tăng không ngừng của số người sử dụng cùng các nhà cung cấp dịch vụ Internet đã làm cho Internet ngày càng trở nên hữu dụng. Các cuộc gọi truyền thống đã bị thay thế bằng các cuộc gọi số liệu với đặc tính lưu lượng “bùng nổ”, thời gian cuộc gọi dài và có tính bất đối xứng (lưu lượng đường lên khác với lưu lượng đường xuống ), đã tạo nên những thách thức mới cho nhà khai thác mạng.
kiến trúc mạng IP ngày nay được xây dựng theo kiểu xếp chồng giao thức những công nghệ như ATM, SDH và WDM. Do có nhiều lớp liên quan nên đặc trưng của kiến trúc này là dư thừa tính năng; và chi phí liên quan đến vận hành khai thác cao. Hơn nữa, kiến trúc này trước đây sử dụng để cung cấp chỉ tiêu đảm bảo cho dịch vụ thoại và thuê kênh, không được thiết kế phù hợp cho mạng số liệu. Do đó nó không thật sự thích hợp đối với các ứng dụng hoạt động dựa trên công nghệ chuyển mạch gói và đặc biệt là những ứng dụng có nguồn gốc IP.
Một số nhà cung cấp và tổ chức tiêu chuẩn đang đề xuất những giải pháp mới khai thác IP trên kiến trúc mạng đơn giản, ở đó lớp WDM là nơi cung cấp băng tần truyền dẫn vô cùng lớn. Những giải pháp này cố gắng giảm tối đa các tính năng dư thừa, thông tin mào đầu giao thức, đơn giản hoá công việc quản lý và qua đó truyền tải IP trên lớp WDM (lớp mạng quang) càng hiệu quả càng tốt.
Việc loại bỏ các lớp mạng trung gian trong kiến trúc mạng truyền tải IP gắn liền với sự phát triển của công nghệ chuyển mạch quang. Sự mở rộng chức năng của chuyển mạch quang tới lớp cao hơn sẽ tạo ra một kiến trúc mạng vô cùng đơn giản, và đó cũng là mục tiêu hướng đến trong tương lai; kiến trúc mạng chỉ gồm hai lớp: IP/quang. Hiện nay các sản phẩm chuyển mạch bước sóng quang đã được thương mại hoá. Chuyển mạch burst quang (OBS), chuyển mạch gói quang (OPS) đang trong giai đoạn nghiên cứu phát triển. Vấn đề về công nghệ đang là rào cản chính trong lĩnh vực này.
Nội dung của đồ án bao gồm 4 chương và phần kết luận, được cấu trúc như sau:
ã Chương 1: Trình bày tổng quang về sự phát triển của công nghệ chuyển mạch quang hiện tại. Thực hiện đi xâu vào tình hình phát triển của kỹ thuật OBS.
ã Chương 2: Tìm hiểu hoạt động và một số vấn đề liên quan đế kỹ thuật chuyển mạch OBS, cùng với một số giao thức điều khiển đăng ký tài nguyên của OBS. Ngoài ra trong chương này còn đi vào tìm hiểu một số vấn đề liên quan đến OBS.
ã Chương 3: Chương này đi giới thiệu về cơ chế hoạt động của một số giao thức truy nhập dùng trong mạng OBS cấu trúc vòng.
ã Chương 4: Nghiên cứu một số đặc điểm đặc trưng chủ yếu của OBS phù hợp với mạng truyền tải thế hệ sau và đưa ra một số cấu trúc chuyển mạch burst cải tiến để phù hợp với mạng truyền tải thế hệ sau.
Phạm vi, sở cứ và phương pháp nghiên cứu
Công nghệ OBS đang trong giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm chính vì vậy thông tin về những công nghệ này còn chưa nhiều. Nội dung của đồ án được thực hiện trên cơ sở thu thập, nghiên cứu các bài báo đã được công bố trên các tạp chí khoa học như: IEEE, Computer Network, Journal of Lighwave Technology và các tài liệu thu thập được từ Internet.
Xuất phát từ những đặc điểm trên nên phạm vi của đề tài chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu lý thuyết nhằm đưa ra một bức tranh tổng thể về lĩnh vực công nghệ chuyển mạch này. Những vấn đề nghiên cứu sâu như vấn đề đồng bộ, QoS, . trong mạng chưa được đề cập vì thời gian cũng như trình độ hiểu biết còn nhiều hạn chế. Nếu có điều kiện Em sẽ xin được tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn.