Bài giảng Mạng chuyển mạch gói quang
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (614.88 KB, 20 trang )
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.1 Giới thiệu mạng chuyển mạch gói quang
3.2 Ghép kênh quang theo thời gian
3.3 Thực hiện đồng bộ
3.4 Xử lý mào đầu quang ( Optical Header Processing)
3.5 Chuyển mạch nhóm quang (Optical Burst Switching)
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.1 Đặt vấn đề
9 Bộ chuyển mạch gói quang có
thơng lượng cao hơn bộ định
tuyến điện tử:
Electronic router có thơng lượng
cao nhất khoảng 1 Tb/s; với tốc
độ 10 Gb/s tại mỗi cổng.
Chuyển mạch quang có thơng
lượng tới nx10-100 Tb/s; với tốc
độ 40 - 160 Gb/s mỗi kênh
Sơ đồ khối một bộ chuyển mạch gói
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.2 Ghép kênh quang theo thời gian
3.2.1 Ghép kênh quang ở mức bit (bit-interleaved multiplexing)
Sơ đồ nguyên lý của bộ ghép kênh quang ở mức bit
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.2.1 Ghép kênh quang ở mức bit (bit-interleaved multiplexing)
Nguyên lý hoạt động của bộ ghép kênh quang ở mức bit
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.2.1 Ghép kênh quang ở mức bit (bit-interleaved multiplexing)
Nguyên lý hoạt động của bộ tách kênh quang ở mức bit
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.2.2 Ghép kênh quang ở mức gói tin (packet-interleaved multiplexing)
Sơ đồ nguyên lý của bộ ghép kênh quang ở mức gói tin (gồm 3 bit)
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.2.2 Ghép kênh quang ở mức gói tin (packet-interleaved multiplexing)
Nguyên lý hoạt động của bộ ghép kênh quang ở mức gói tin
• Việc làm trễ (delay) thực hiện bằng sợi quang có độ dài thích hợp (1m Sq ≈ 5 ns)
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.2.2 Ghép kênh quang ở mức gói tin (packet-interleaved multiplexing)
Nguyên lý hoạt động của một bộ nén làm trễ xung quang ở giai đoạn j
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.2.2 Ghép kênh quang ở mức gói tin (packet-interleaved multiplexing)
Nguyên lý hoạt động của bộ tách kênh quang ở mức gói tin
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.3 Thực hiện đồng bộ
- Ta cần đồng bộ giữa xung tín hiệu đến và local clock; giữa hai xung
tín hiệu đến hay các xung bắt đầu khung.
Sơ đồ nguyên lý của khối đồng bộ (synchronizer)
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
Sơ đồ nguyên lý của một khối đồng bộ sử dụng delay line và 2x2 switch
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.4 Xử lý mào đầu quang ( Optical Header Processing)
Sơ đồ khối chuyển mạch gói tồn quang 1x2
Ba khối chức năng chuyển mạch:
•
Khối xử lý mào đầu quang
•
Khối bộ nhớ flip-flop quang
•
Khối chuyển đổi bước sóng
Hanoi University of Technology
Dạng gói tin sử dụng gồm:
•
Phần mào đầu tin
•
Khoảng bảo vệ
•
Phần tải tin
•
Phần đi gói tin
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
Bộ xử lý mào đầu toàn quang [1]
Để xử lý mào đầu quang, Header Processing Unit (HPU) sử dụng cấu trúc SLALOM
(Semiconductor Laser Amplifier in Loop Mirror) với nguyên lý hai xung tương quan
quang. Bộ HPU sẽ tạo ra một xung tương quan quang tại đầu ra với một mẫu mào tin
phù hợp, dùng để định tuyến gói tin.
Năng lượng quang đi vào SLALOM chia làm hai:
• Tín hiệu dữ liệu truyền CW (Clock-wise).
• Tín hiệu dữ liệu truyền CCW (Counter Clock-wise).
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
Nguyên lý hai xung tương quan trong SLALOM
• T : khoảng cách giữa hai xung bit mào
• τ: biểu diễn sự dịch chuyển tương đối của SOA
• τe : thời gian khơi phục của SOA (~ 1 ns)
Xảy ra ba khả năng:
T - 2τ > τe (hình a): Xung đầu tiên của tín hiệu CCW nằm giữa hai xung CW,
các xung KĐ ko bão hồ và khơng có xung tương quan được tạo ra
T - 2τ│< τe (hình b): Chỉ có một xung tương quan được tạo ra do xung đầu
tiên của CCW bão hồ cùng lúc với xung thứ hai của tín hiệu CW
2τ - T > τe (hình c) : Khơng có xung tương quan được tạo ra
Xét 2 mẫu bit mào đầu: “FF0FF” và “00000”: bit 0 tương ưng với thời gian T.
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
Chuyển mạch gói tồn quang: kết quả thực nghiệm
Tốc độ dữ liệu của gói tải tin là 2.5 Gbit/s, sử dụng hai mẫu mào tin:
Header1 có mẫu bit mào: “FF0FF00”
Header2 có mẫu bit mào: “0000000”
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
Dạng tín hiệu ra thu được tại hai cổng ra của bộ chuyển đổi bước sóng
Header1: “FF0FF00”
Header2: “0000000”
• Giả sử gói tin với Header1 được gửi tới đầu vào SLALOM, sẽ tạo ra một xung
tương quan ở đầu ra SLALOM, gói tin sẽ được định tuyến theo bước sóng λ1
• Nếu gói tin với Header2 được gửi tới đầu vào SLALOM, khơng có một xung
tương quan ở đầu ra SLALOM, gói tin sẽ được định tuyến theo bước sóng λ2
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
Bộ xử lý mào đầu tồn quang nhiều đầu ra: Kết quả thực nghiệm
Gói tải tin bị triệt trung bình là 14.39 dB
Gói tải tin bị triệt trung bình là 14.44 dB
Cơng suất quang đầu vào trung bình là –1.73 dBm
9 2τ1 = 4.8 ns cho HPU1
9 2τ2 = 6.4 ns cho HPU2.
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
Mạng chuyển mạch gói quang
4/2010
Chapter 3
Bộ xử lý mào đầu tồn quang kết hợp với bộ tiền xử lý
¾
Đơn giản hóa dạng gói tin sử dụng.
¾ Xử lý gói mào tin với cơng suất thấp, hiệu suất cao.
¾ Giảm bớt cấu trúc chuyển mạch gói quang, nâng cao khả năng tích hợp.
[1]. H. J. S. Dorren et al., “Optical packet switching and buffering by using all-optical signal
processing methods,” IEEE Journal of Lightwave Technology, vol. 21, pp. 2-12, 2003.
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
3.5 Chuyển mạch nhóm quang (Optical Burst Switching)
Sơ đồ nguyên lý của chuyển mạch nhóm quang
• Vấn đề đặt ra: thời gian thiết lập kết nối lớn hơn thời gian truyền 1 gói tin.
• Ngun lý: - Thiết lập đường truyền trước, chiếm băng thông rồi mới truyền gói tin.
- Gói tin điều khiển có thể được truyền trên một bước sóng khác với dữ
liệu nhằm thiết lập đường truyền.
T- khoảng cách giữa thời điểm truyền gói tin điều khiển và dữ liệu cần được chọn
sao cho tối ưu, d - thời gian trễ do xử lý.
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
4/2010
Mạng chuyển mạch gói quang
Chapter 3
Ưu điểm của Optical Burst Switching (OBS):
Truyền riêng gói tin điều khiển (mào đầu) và dữ liệu, có khỏang trễ về thời
gian nên tốc độ xử lý không yêu cầu quá khắt khe như chuyển mạch gói quang
Gói tin mào đầu được chuyển đi trước nên các bộ định tuyến và chuyển
mạch có đủ thời gian thiết lập cấu hình trường chuyển mạch và định tuyến
⇒ tốc độ thiết lập cấu hình phù hợp với khả năng của công nghệ hiện tại
và tương lai gần.
Giải pháp định tuyến trong OBS có thể lựa chọn hiệu quả hơn trong chuyển
mạch gói quang
OBS kết hợp các ưu điểm của cả chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh.
Tài liệu tham khảo chương 3:
[2]. R. Ramaswani, K. Sivarajan, “Optical Networks: A practical Perpective”, Morgan
Kaufmann, 2nd edition, 2002, ISBN 1-55860-655-6.
Hanoi University of Technology
Faculty of Electronics and Telecommunications
