Tiểu Luận Tổng quan về mạng toàn quang ( All-Optical Network ) cấu hình , các linh kiện và thiết bị cơ bản

LỜI MỞ ĐẦU
Sự bùng nổ của mạng Internet, sự phát triển số lượng người sử dùng, sự phát triển của các ứng dụng và dịch vụ mới trên nền IP, đó là những gì mà chúng ta đã chứng kiến trong vòng gần một thập kỉ qua. Xét về mặt kỹ thuật, để đáp ứng được sự phát triển đó, hạ tầng mạng truyền dẫn bao gồm mạng đường backbone và mạng truy nhập đã và đang phải nâng cao dung lượng bằng cách chuyển dần sang mạng truyền dẫn cáp sợi quang. Mạng truyền dẫn quang đã đáp ứng được rất nhiều yêu cầu về dung lượng (tối đa 50Tbps), chi phí xây dựng và tính bảo mật thông tin. Hai công nghệ quan trọng gần đây giúp tăng dung lượng hệ thống là WDM và khuêch đại sợi quang EDFA. Từ khoảng năm 1986 trở lại đây có rất nhiều các dựán xây dựng mạng đường trục cáp quang biển quốc tếđược triển khai, đã giúp tăng cường khả năng trao đổi thông tin giữa các quốc gia, lãnh thổ trên thế giới. Tiếp đến là các mạng đường trục trên đất liền ở các quốc gia được xây dựng trên nền tảng truyền dẫn sợi quang.
Vào đầu năm 1988, các công nghệ SONET và SDH là những chủ đề nóng được đề cập đến như là những chuẩn ghép kênh cho các mạng đường trục trong tương lai. SONET và SDH là các chuẩn thiết kế từ đầu cho các hệ thống TDM (chiếm đa số vào những năm 1980). Sử dụng TDM, một luồng dữ liệu ở tốc độ cao hơn được tạo ra trực tiếp bằng cách ghép các kênh có tốc độ bit thấp hơn. Thực tế đã có rất nhiều các hệ thống SDH/SONET đã và vẫn đang được triển khai. Các hệ thống TDM dung lượng cao hoạt động ở tốc độ OC-192 hoặc 10Gbps. Tuy nhiên ta sẽ gặp khó khăn khi muốn chuyển lên tốc độ OC-768 hoặc lớn hơn do hạn chế tần số hoạt động của linh kiện điện tử. Đến năm 1997, công nghệ WDM được đánh giá là công nghệ ghép kênh số một giúp tăng dung lượng hệ thống lên hàng trăm lần, giảm chi phí đầu tư. Công nghệ WDM cho phép ghép nhiều kênh tốc độ bít khác nhau trên cùng một sợi quang bằng cách đặt các kênh trên các bước sóng khác nhau. Hiện nay đã có thiết bị ghép kênh WDM có khả năng ghép 80 kênh (bước sóng). Với việc chỉ xử lý tín hiệu quang tại các node mạng, đã loại bỏ sự hạn chế của thiết bị điện tử, và đưa ra một mạng mới tên là mạng toàn quang (AON). Mạng toàn quang định tuyến bước sóng được coi là ứng cử viên cho mạng backbone diện rộng thế hệ tiếp theo. Mạng AON được xây dựng từ các thiết bị ghép kênh WDM (kèm theo khả năng xen/tách) và các thiết bị đấu chéo OXC (cross-connect). Hệ thống DWDM có khả năng ghép 32 bước sóng hoặc nhiều hơn trong dải 1550nm, tăng dung lượng trên sợi quang đang có và trong suốt với tốc độ bít.
Mạng AON làm việc với các bước sóng khác nhau ở lớp vật lý, ghép kênh WDM và định tuyến theo bước sóng. Nó gồm các node định tuyến bước sóng quang được nối với nhau bằng các kết nối sợi quang. Một lightpath phải được thiết lập giữa hai node định tuyến bất kì trước khi chúng trao đổi thông tin. Mạng sẽ phải xác định tuyến (route/path) nối node này và gán một bước sóng rỗi cho các kết nối dọc theo đường đi. Lightpath chính là một kết nối quang trực tiếp giữa hai node không qua bất kì một thiết bịđiện tử trung gian nào. Để thiết lập một lightpath, thông thường yêu cầu mạng phải phân bổ một bước sóng chung trên tất cả các kết nối dọc theo đường đi của lightpath. Đó chính là yêu cầu về tính liên tục bước sóng, điều khiến cho mạng định tuyến bước sóng khác với các mạng điện thoại chuyển mạch truyền thống. Một yêu cầu sẽ bị từ chối nếu không có bước sóng chung còn rỗi trên toàn tuyến. Một trong những mục tiêu cơ bản của bài toán thiết kế mạng AON định tuyến bước sóng là phải giảm tối thiểu xác suất nghẽn toàn mạng.
Bài tiểu luận này đã trình bày về Tổng quan Mạng toàn quang: Kiến trúc của mạng, chi tiết về các thiết bị và linh kiện trong mạng toàn quang, đồng thời cũng nêu lên những công nghệ quan trọng trong mạng toàn quang như chuyển mạch và ghép kênh quang.

Nhóm sinh viên thực hiện:
















Mục lục

1. Tổng quan mạng toàn quang. 4
1.1 Các kiểu mạng toàn quang. 4
1.2 Kiến trúc mạng toàn quang. 6
1.2.1 Kiến trúc chức năng (functional architecture) 6
1.2.1.1 Lớp mạng kênh quang (Optical Channel Layer Network) 7
1.2.1.2 Lớp mạng ghép kênh quang. 7
1.2.1.3 Lớp mạng truyền dẫn quang. 8
1.2.2 Kiến trúc mạng (network architecture) 8
1.2.1.1 Kiến trúc AT&T/MIT-LL/DEC AON 8
1.2.1.2 Kiến trúc Bellcore’s AON 13
2. Các linh kiện và thiết bị cơ bản trong mạng toàn quang. 14
2.1 Sợi quang. 14
2.2 Bộ phát/thu tín hiệu quang. 16
2.3 Bộ lọc và bộ ghép kênh quang. 17
2.4 Bộ chuyển mạch quang. 18
2.5 Bộ chuyển đổi bước sóng. 19
2.5.1 Chuyển đổi bước sóng O-E. 20
2.5.2 Chuyển đổi bước sóng toàn quang. 20
2.6 Bộ khuếch đại quang. 21
2.7 Cấu trúc mạng DWDM 24
2.7.1 Thiết bị đầu cuối OLT. 26
2.7.2 Bộ ghép/xem OADM 27
2.7.3 Bộ kết nối chéo quang OXC 30
3. Một số công nghệ quan trọng trong mạng AON 36
3.1 Công nghệ kênh quang. 36
3.1.1 Kênh quang. 36
3.1.2 Đường dẫn bước sóng và đường dẫn bước sóng ảo. 43
3.2 Công nghệ chuyển mạch kênh quang. 44
3.2.1 Cấu trúc chuyển mạch WP. 47
3.2.2 Cấu trúc hệ thống chuyển mạch WP/VWP. 47
3.2.3 Cấu trúc chuyển mạch ma trận đầy đủ. 49
3.3 Công nghệ chuyển mạch gói quang. 50
4. Kết luận. 54
4.1 Ứng dụng của mạng toàn quang. 54
4.2 Những hạn chế. 56
4.3 Kết luận và khuyến nghị 57