QoS TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG

i
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I










ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC


Đề tài
:
QoS TRONG MẠNG
CHUYỂN MẠCH BURST QUANG
®eddddddddddddd
Giáo viên hƣớng dẫn : T.S Bùi Trung
Hiếu
Ngƣời thực hiện : Nguyễn Kim Tuyến

Hµ néi 11/2008

i
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HOÀ XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA VIỄN THÔNG 1 Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
o0o o0o
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên : Nguyễn Kim Tuyến
Lớp : D04VT1
Khoá : 2004 – 2008
Ngành : Điện tử - Viễn thông
Tên đề tài : QoS trong mạng chuyển mạch burst quang

Nội dung đồ án :
 Giới thiệu kỹ thuật chuyển mạch burts quang
 Giới thiệu QoS và các kiến trúc để đảm bảo QoS
 Tìm hiểu các vấn đề trong việc tích hợp IP qua mạng
WDM
 Tìm hiểu các phƣơng pháp để cải thiện QoS trong các
mạng OBS
 Tìm hiểu tác động của các FDL đối với QoS trong các
mạng OBS
Ngày giao đề tài : … tháng… năm 2008
Ngày nộp đồ án : … tháng ….năm 2008
Ngày … tháng … năm 2008
Giáo viên hƣớng dẫn


T.S BÙI TRUNG HIẾU

ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………….


Điểm : …………( Bằng chữ : ……………… )
Ngày ……tháng …….năm 2008

T.S BÙI TRUNG HIẾU

iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………….

Điểm : ……….( Bằng chữ : ……………………….)

Ngày …… tháng …… năm 2008
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
I
MỤC LỤC
MỤC LỤC I
DANH MỤC HÌNH VẼ III
DANH MỤC BẢNG BIỂU V
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VI
LỜI NÓI ĐẦU IX
CHƢƠNG 1 : KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH QUANG 1
1.1. Các kỹ thuật chuyển mạch quang : 1
1.1.1 Định tuyến bƣớc sóng quang (WR) : 1
1.1.1.1 Mạng định tuyến bƣớc sóng quang : 1
1.1.1.2 Các mạng chuyển mạch kênh quang : 2
1.1.2 Chuyển mạch gói quang (OPS) : 3
1.1.2.1 Giới thiệu OPS : 3
1.1.2.2 Nguyên lý chuyển mạch OPS: 4
1.1.3 Chuyển mạch burst quang (OBS) : 6
1.1.3.1 Giới thiệu OBS : 6
1.1.3.2 Ƣu điểm của OBS so với WR và OPS : 7
1.2. Kiến trúc và các kỹ thuật chuyển mạch burst quang (OBS): 9
1.2.1 Kiến trúc OBS : 9
1.2.2 Các kỹ thuật OBS : 12
1.2.2.1 Các sơ đồ tập hợp burst : 12
1.2.2.2 Các sơ đồ giành trƣớc bƣớc sóng : 14
1.2.2.3 Giao thức báo hiệu JET : 16

1.2.2.4 Các thuật toán lập lịch burst : 18
1.2.2.5 Các giải pháp khắc phục tranh chấp burst: 20
1.3. Kết luận chƣơng 21
CHƢƠNG 2 : CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ ( QoS ) 23
2.1 Định nghĩa QoS : 23
2.2 IntServ 26
2.2.1 Kiến trúc IntServ 26
2.2.2 Nguyên lí điều khiển luồng của IntServ 28
2.2.3 Nhƣợc điểm của IntServ 30
2.3 DiffServ 30
2.3 1 Các thành phần của kiến trúc DiffServ 31
2.3.1.1 DSCP 31
2.3.1.2 PHB 31
2.3.1.3 Miền DiffServ 31
2.3.1.4 Nút biên DiffServ 32
2.3.1.5 Nút lõi DiffServ 33
2.3.2 Quá trình thực hiện DiffServ 33
2.3.3 Các vấn đề trong việc khiển khai DiffServ 36
2.4 Kết luận chƣơng : 38
CHƢƠNG 3 : TRUYỀN TẢI IP QUA MẠNG WDM 40
3.1 Tích hợp IP và các mạng quang 40
3.1.1 Mô hình mạng quang : 40
3.1.2 Các vấn đề truyền tải IP qua WDM 41
3.1.3 Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển : 42
3.1.4 Các mô hình kiến trúc và định tuyến 44
3.1.5 So sánh giữa hai mô hình xếp chồng và mô hình ngang hàng 47
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
II

3.2 Các kiến trúc lớp cho các mạng truyền tải IP qua WDM 48
3.3 Kỹ thuật MPLS 51
3.3.1 Giới thiệu kỹ thuật MPLS 51
3.3.2 Các kỹ thuật MPLS 53
3.3.2.1 Các mạng định tuyến bƣớc sóng IP/MPLS 54
3.3.2.2 Chuyển mạch quang OBS và MPLS 55
3.3.2.2.1 OBS sử dụng MPLS 56
3.3.2.2.2 Lớp MAC 58
3.4 Kết luận chƣơng : 61
CHƢƠNG 4 : HIỆU NĂNG QoS TRONG MẠNG OBS 62
4.1 Giao thức báo hiệu hỗ trợ QoS : 62
4.2 Thuật toán lập lịch hỗ trợ QoS trong các mạng OBS : 64
4.3 Ảnh hƣởng của các FDL đến hiệu năng QoS của các mạng OBS : 68
4.3.1 Nút chuyển mạch quang và bộ đệm FDL 68
4.3.2 Sơ đồ QoS dựa trên thời gian cân bằng với FDL 70
4.3.2.1 Giới thiệu : 70
4.3.2.3 Tính toán thời gian cân bằng cần thiết : 73
4.3.3 Trễ hàng đợi và xác suất mất burst 74
4.3.3.1 Thời gian cân bằng và trễ đầu cuối - đầu cuối : 74
4.3.3.2 Xác suất mất burst trong OBS : 75
4.3.4 FDL và hàng đợi trong mô hình (M/M/k/D) 78
4.4 Kết luận chƣơng : 79
CHƢƠNG 5 : KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC FDL ĐẾN QoS CỦA CÁC
MẠNG OBS 80
5.1 Khảo sát các biên trên và biên dƣới của xác suất mất burst trong mạng OBS 80
5.1.1 Phân tích 80
5.1.2 Kết quả 81
5.2 Mô hình Yoo 87
5.2.1 Ảnh hƣởng của thời gian trễ lớn nhất B lên xác suất mất burst 87
5.2.2 Hiệu quả thực tế của sơ đồ dựa trên thời gian cân bằng: 89

5.3 Kết luận chƣơng 91
KẾT LUẬN 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO 94





Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
III

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Thiết lập lightpath 1
Hình 1.2 Hiệu quả sử dụng đường dẫn 3
Hình 1.4 Mô hình chuyển mạch burst quang 7
Hình 1.5 So sánh giữa OPS (a) và OBS (b) 9
Hình 1.6 Mô hình mạng OBS 10
Hình 1.7 Kiến trúc của router biên 11
Hình 1.8 Kiến trúc của router lõi 12
Hình 1.9 Kỹ thuật báo hiệu Just – Enough – Time (JET) 16
Hình 1.10 OBS sử dụng giao thức JET 17
Hình 1.11 Minh hoạ thuật toán FFUC 19
Hình 1.12 Minh hoạ thuật toán LAUC 19
Hình 1.13 Minh hoạ thuật toán LAUC – VF 20
Hình 2.1 Kiến trúc của IntServ 26
Hình 2.2 Nguyên lí điều khiển của IntServ 29
Hình 2.3 Miền DiffServ 32
Hình 2.4 Cấu trúc của nút biên DiffServ 32
Hình 2.5 Cấu trúc của nút lõi DiffServ 33

Hình 2.6 DiffServ và điều chỉnh đầu vào với Broker dung lượng 36
Hình 3.1 Mô hình mạng quang 41
Hình 3.2 Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển trong mạng quang 42
Hình 3.3 Nút quang 43
Hình 3.4 Mối quan hệ giữa các router IP và các OXC trên mặt phẳng điều khiển
45
Hình 3.5 Các mô hình dịch vụ : (a) mô hình dịch vụ miền 46
(b) mô hình dịch vụ hợp nhất 46
Hình 3.6 Ngăn xếp giao thức cho bốn giải pháp IPoW 49
Hình 3.7 Mối quan hệ giữa các mạng MPLS và MPλS 54
Hình 3.8 Mô hình mạng định tuyến bước sóng IP/MPLS/MPλS 55
Hình 3.9 Truyền tải IP qua OBS WDM sử dụng MPLS 56
Hình 3.10 Các chức năng của chuyển mạch quang hỗ trợ OBS và MPLS 57
Hình 3.11 Giao diện MAC giữa các lớp IP và OBS WDM 58
Hình 3.12 Đồng bộ khi kết hợp luồng 59
Hình 4.1 Thời gian cân bằng cho dịch vụ ưu tiên 63
Hình 4.2 Cấu trúc của nút lõi OBS 66
Hình 4.3 Mối quan hệ giữa thời gian nhận của BHP
i
và DB
i
67
Hình 4.4 Cấu trúc của nút chuyển mạch quang (OSN) 69
Hình 4.5 Cấu trúc của các bộ đệm FDL 70
Hình 4.6 Sự phân loại lớp sử dụng thời gian cân băng mở rộng 72
Hình 4.7 Sự khác biệt giữa FDL và hàng đợi 78
Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
IV
Hình 5.1 Xác suất mất burst và thời gian trễ lớn nhất B 83

Hình 5.2 Xác suất mất burst và số lượng các FDL 84
Hình 5.3 Xác suất mất burst và số lượng k các bước sóng 85
Hình 5.4 Xác suất mất burst và mật độ lưu lượng tổng 87
Hình 5.5 Xác suất mất burst và thời gian trễ lớn nhất 88
Hình 5.6 Trễ hàng đợi trung bình và thời gian trễ lớn nhất B 89
Hình 5.7 Xác suất mất burst và số các mảng FDL 90
Hình 5.8 Xác suất mất burst và số lượng bước sóng k 91















Đồ án tốt nghiệp Danh mục bảng biểu
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
V

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.2 So sánh ba kỹ thuật chuyển mạch quang 22
Bảng 3.1 Tóm tắt một số so sánh giữa hai mô hình 48
Bảng 4.1 Độ phân biệt và chênh lệch thời gian cân bằng 74

Bảng 5.1 Xác suất mất burst và trễ thời gian lớn nhất 82
Bảng 5.2 Xác suất mất burst và số lượng các FDL 84
Bảng 5.3 Xác suất mất burst và số lượng bước sóng 85
Bảng 5.4 Xác suất mất burst và mật độ lưu lượng tổng 86
















Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
VI
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
TÊN VIẾT TẮT
TIẾNG ANH
NGHĨA TIẾNG
VIỆT
AF
Assured Forwarding

Chuyển đảm bảo
ATM
Asynchronous Transfer Mode
Chế độ truyền dẫn bất
đồng bộ
BB
Bandwidth Broker
Broker dung lƣợng
BE
Best Effort
Nỗ lực tối đa
BHP
Burst Header Packet
Gói mào đầu burst
CB
Control Burst
Burst điều khiển
CC
Control Channel
Kênh điều khiển
CCG
Control Channel Group
Nhóm kênh điều khiển
CR-LDP
Constraint Routing Label
Distribution Protocol
Giao thức phân bổ nhãn
định tuyến ràng buộc
DB
Data Burst

Burst dữ liệu
DC
Data Channel
Kênh dữ liệu
DWDM
Dense Waveleng Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia
theo bƣớc sóng mật độ
cao
EF
Expedited Forwarding
Chuyển nhanh
FDL
Fiber Delay Line
Đƣờng trễ quang
FDM
Frequency Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia
theo tần số
FEC
Forwarding Equivalence Class
Lớp chuyển tiếp tƣơng
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
VII
đƣơng
GMPLS
Generalized Multi Protocol Label
Switching

Chuyển mạch nhãn đa
giao thức tổng quát
IETF
Internet Engineering Task Force
Nhóm chuyên trách về
kỹ thuật Internet
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
IPoW
IP over WDM
IP qua WDM
ISP
Internet Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ
Internet
ITU-T
International Telecommunications
Union - Telecommunication
Standardization Sector
Tiêu chuẩn hoá viễn
thông quốc tế
JET
Just Enough Time
Thời gian vừa đủ
LDP
Label Distributing Protocol
Giao thức phân bổ nhãn
LIB
Label Information Base

Cơ sở dữ liệu nhãn
LSP
Label Switching Path
Đƣờng chuyển mạch
nhãn
LSR
Label Switching Router
Bộ định tuyến chuyển
mạch nhãn
MPLS
Multi Protocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa
giao thức
NNI
Network-Network Interface
Giao diện mạng-mạng
OBS
Optical Burst Switching
Chuyển mạch burst
quang
OCH
Optical Channel
Kênh quang
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
VIII
OMS
Optical Multiplex Section
Đoạn ghép kênh quang
OPS

Optical Packet Switching
Chuyển mạch gói quang
OSN
Optical Switching Node
Nút chuyển mạch quang
OTN
Optical Transport Network
Mạng truyền tải quang
OTS
Optical Transmission Section
Đoạn truyền dẫn quang
OXC
Optical Cross-connecting
Kết nối chéo quang
PJET
Prioritized JET
JET ƣu tiên
POH
Path Over Head
Mào đầu tuyến
QoS
Quality of Service
Chất lƣợng dịch vụ
RSVP
Resource Reservation Protocol
Giao thức giành trƣớc
tài nguyên
SCU
Switch Control Unit
Khối điều khiển chuyển

mạch
SOH
Section Over Head
Mào đầu đoạn
SONET/SDH
Synchronous Optical
Network/Synchronous Digital
Hierarchy
Mạng quang đồng bộ
TCP
Transport Control Protocol
Giao thức điều khiển
truyền dẫn
TDM
Time Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia
theo thời gian
UNI
User Network Interface
Giao diện ngƣời sử
dụng - mạng
WR
Wavelength Routing
Định tuyến bƣớc sóng
quang
Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
IX
LỜI NÓI ĐẦU
 Giới thiệu:

Trong vài năm gần đây đã có sự phát triển bùng nổ về lƣu lƣợng IP. Phạm
vi và vùng phủ của mạng Internet đang mở rộng một cách nhanh chóng và do đó
yêu cầu cho băng thông cũng cần phải tăng theo tƣơng ứng. Lƣu lƣợng tăng đột
biến của những ngƣời sử dụng World Wide Web do nhu cầu sử dụng các thông tin
và dịch vụ giải trí trực tuyến ngày càng tăng lên mạnh mẽ. Ngoài ra, các loại dịch
vụ mạng cũng ngày càng đa dạng và phong phú, các công nghệ đa phƣơng tiện nhƣ
truyền hình di động (Mobile TV), thoại Internet, nhạc số…cũng ngày càng trở nên
phổ biến hơn. Tất cả những lý do đó đã làm cho lƣu lƣợng Internet tăng nhanh một
cách chóng mặt và yêu cầu cho băng thông mạng trở nên khẩn cấp hơn bao giờ.
Với sự phát triển bùng nổ của Internet và sự triển khai nhanh chóng của
công nghệ ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng mật độ cao (DWDM) thì sợi quang
đƣợc xem nhƣ là giải pháp truyền tải lý tƣởng cho các mạng tốc độ cao trong
tuơng lai. Trong hệ thống DWDM, mỗi sợi quang sẽ mang nhiều kênh thông tin,
trong đó mỗi kênh hoạt động trên một bƣớc sóng khác nhau. Hệ thống truyền dẫn
quang có ƣu điểm vƣợt trội so với các hệ thống truyền dẫn khác là nó có dung
lƣợng rất lớn, có thể cung cấp băng thông lên đến trên 50Tbps trên một sợi quang
đơn. Cho đến nay, chúng ta vẫn chƣa thể khai thác hết băng thông tiềm ẩn của nó.
Ngoài ra, sợi quang có chi phí rất thấp và độ chính xác lại rất cao.
Các mạng điển hình hiện nay bao gồm 4 lớp : lớp IP cho truyền tải các ứng
dụng và dịch vụ, lớp ATM cho kỹ thuật lƣu lƣợng, lớp SONET/SDH cho truyền tải
và lớp DWDM cho tốc độ. Khi luồng dữ liệu đến một điểm chuyển mạch, thì tín
hiệu quang của dữ liệu đƣợc chuyển sang dạng tín hiệu điện, sau đó việc xử lý và
chuyển tiếp đƣợc thực hiện trong miền điện. Việc chuyển đổi này đƣợc gọi là
chuyển đổi quang/điện (O/E). Khi tín hiệu điện của dữ liệu đi đến cổng ra, nó lại
đƣợc chuyển thành tín hiệu quang và đƣợc điều chế lên sợi quang, gọi là chuyển
đổi điện/quang (E/O). Nhƣ vậy, một điểm chuyển mạch đƣợc gọi là thực hiện
chuyển đổi O/E/O.
Trong một mạng, tốc độ trao đổi thông tin thƣờng bị hạn chế bởi khả năng
xử lý điện của hệ thống. Mặc dù phần cứng hiện nay đƣợc sử dụng dựa trên các
router IP điện tốc độ cao với tốc độ lên đến vài trăm Gbps nhƣng vẫn không thích

ứng đƣợc giữa tốc độ truyền dẫn của các sợi quang WDM và tốc độ chuyển mạch
của các router IP. Do vậy cần phải có những phƣơng án mới để tối thiểu hoá hoặc
Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
X
loại bỏ hoàn toàn việc xử lý điện nhằm khai thác triệt để tiềm năng của độ rộng
băng tần mà công nghệ WDM cung cấp.
Lƣu lƣợng IP đang trở thành lƣu lƣợng chủ yếu trong các mạng, do đó kiến
trúc mạng phân lớp truyền thống ngày càng không thích hợp cho sự phát triển của
Internet. Trong kiến trúc đa lớp, mỗi lớp có thể làm hạn chế hiệu suất của toàn
mạng và làm tăng chi phí của toàn bộ mạng. Ngày nay cùng với dung lƣợng và tốc
độ của các router và các OXC (các kết nối chéo quang) ngày càng tăng nhanh và
tốc độ dữ liệu cao của truyền tải quang giúp chúng ta có thể bỏ qua các lớp
SONET/SDH và ATM và loại bỏ các chức năng của chúng. Điều này làm cho hệ
thống mạng đơn giản hơn, chi phí ít hơn mà vẫn truyền tải lƣu lƣợng với tốc độ rất
lớn. IP qua WDM đƣợc xem là giải pháp đầy hứa hẹn cho mạng thế hệ sau vì nó
không có lớp trung gian, do đó nó tránh đƣợc các chức năng dƣ thừa của các lớp
ATM và SONET/SDH.
Tuy nhiên, có nhiều khó khăn và thử thách trong việc hiện thực hóa các
mạng toàn quang. Chẳng hạn, RAM quang bây giờ vẫn đang tiếp tục nghiên cứu,
việc xử lý các gói điều khiển trong miền quang vẫn chƣa thực hiện đƣợc và hệ
thống điều khiển router quang vẫn đƣợc thực hiện trong miền điện. Ngày nay, hầu
hết chúng ta chỉ nghiên cứu các mạng truyền tải bán quang. Trong các mạng truyền
tải quang, các bản tin điều khiển đƣợc xử lý hoàn toàn trong miền điện. Để thực
hiện kiến trúc IP qua DWDM, một vài hƣớng đƣợc đề xuất nhƣ : Định tuyến bƣớc
sóng (WR), chuyển mạch gói quang (OPS) và chuyển mạch burst quang (OBS).
Trong tất cả các hƣớng đó, chuyển mạch burst quang đƣợc xem là giải pháp có
triển vọng nhất vì nó là sự kết hợp giữa WR và OPS. Do đó, nó kết hợp các ƣu
điểm của hai phƣơng pháp đó và đồng thời hạn chế các nhƣợc điểm của chúng.
Trong số những vấn đề cần phải giải quyết khi thực hiện việc tích hợp IP

qua các mạng WDM thì vấn đề làm thế nào có thể hỗ trợ QoS (chất lƣợng dịch vụ)
trong các mạng IP/WDM đƣợc xem là một trong những vấn đề quan trọng nhất
trong xu hƣớng hiện nay. Bởi vì mạng IP hiện nay chỉ cung cấp dịch vụ “nỗ lực tối
đa” (best effort), là dịch vụ phi kết nối, không tin cậy…Dịch vụ này không thể đáp
ứng các yêu cầu QoS cao khi sử dụng các dịch vụ thời gian thực nhƣ truyền hình di
động, thoại Internet, hội nghị truyền hình… Do đó, em đã chọn nội dung
“QoS trong chuyển mạch burst ” làm đề tài Tốt nghiệp Đại học của mình. Sau một
thời gian thực hiện và đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo bộ môn
Thông tin quang, đặc biệt là thầy giáo hƣớng dẫn – T.S Bùi Trung Hiếu đã giúp đỡ
em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
XI
 Tổ chức của Đồ án :
Nội dung của Đồ án đề cập đến vấn đề cải thiện QoS trong mạng chuyển
mạch burst quang. Đồ án gồm có 5 chƣơng :
Chƣơng 1 trình bày các kỹ thuật chuyển mạch quang, trong đó trọng tâm là
kỹ thuật chuyển mạch burst quang và sau đó so sánh ƣu nhƣợc điểm của kỹ thuật
này với các kỹ thuật định tuyến bƣớc sóng quang và chuyển mạch gói quang.
Trong chƣơng này giới thiệu kiến trúc của các mạng OBS cùng với các kỹ thuật
liên quan đến chuyển mạch OBS nhƣ : sơ đồ tập hợp burst, sơ đồ giành trƣớc bƣớc
sóng, giao thức báo hiệu JET, các thuật toán lập lịch …
Chƣơng 2 trình bày vấn đề Chất lƣợng dịch vụ (QoS). Trong chƣơng này
giới thiệu một cách khái quát định nghĩa QoS và sau đó đƣa ra hai mô hình kiến
trúc để đảm bảo QoS trong các mạng IP (IntServ và DiffServ).
Chƣơng 3 giới thiệu vấn đề tích hợp IP qua mạng WDM. Chƣơng này giới
thiệu các mô hình tích hợp IP/WDM và so sánh các mô hình này với nhau. Ngoài
ra trong chƣơng này còn trình bày kỹ thuật MPLS đƣợc sử dụng trong mạng
IP/WDM và mạng OBS.
Chƣơng 4 và Chƣơng 5 là nội dung chính của Đồ án này. Trong đó, chƣơng

4 đề cập đến vấn đề đảm bảo QoS trong mạng OBS. Trong chƣơng này, chúng ta
giới thiệu giao thức báo hiệu và thuật toán lập lịch có hỗ trợ QoS trong các mạng
OBS. Ngoài ra còn phân tích ảnh hƣởng của các đƣờng trễ quang (FDL) đến QoS
của các mạng OBS. Chƣơng 5 đƣa ra các công thức để tính các biên của xác suất
mất burst và qua đó bằng công cụ MATLAB để phân tích và khảo xác các tham số
ảnh hƣởng đến xác suất mất burst.Chƣơng này còn đƣa ra mô hình Yoo trong đó
phân tích và đánh giá các yếu tố ảnh hƣởng đến xác suất mất burst và trễ hàng đợi.
Từ đó, đƣa ra các nhận xét nhằm mục đích cải thiện hiệu suất QoS của các mạng
OBS.
Trong suốt thời gian làm đồ án, em đã đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của các
thầy cô trong khoa Viễn thông 1 và đặc biệt là Thầy giáo hƣớng dẫn Bùi Trung
Hiếu.
Do kiến thức và khả năng bản thân còn nhiều hạn chế nên đồ án không
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến và giúp đỡ
của các Thầy cô giáo và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Kỹ thuật chuyển mạch quang
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
1
CHƢƠNG 1 : KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH QUANG
1.1 Các kỹ thuật chuyển mạch quang :
Có 3 kỹ thuật chuyển mạch quang chủ yếu đƣợc đề xuất cho truyền tải lƣu
lƣợng IP qua các mạng WDM:
 Định tuyến bƣớc sóng quang (WR)
 Chuyển mạch gói quang (OPS)
 Chƣyển mạch burst quang (OBS)
Do đó, dựa trên các kỹ thuật chuyển mạch thì các mạng truyền tải IP qua
WDM đƣợc phân loại nhƣ sau:
 Các mạng định tuyến bƣớc sóng quang
 Các mạng chuyển mạch gói quang

 Các mạng chuyển mạch burst quang
1.1.1 Định tuyến bƣớc sóng quang (WR) :
1.1.1.1 Mạng định tuyến bƣớc sóng quang :
Trong các mạng định tuyến bƣớc sóng quang, một đƣờng bƣớc sóng toàn
quang đƣợc thiết lập giữa các biên của mạng. Đƣờng quang này đƣợc gọi là
lightpath. Khi sử dụng lightpath này thì nó có thể giành trƣớc 1 kênh bƣớc sóng
trên mỗi đƣờng dẫn dọc theo tuyến đƣờng nhƣ minh hoạ trong hình 1.1.

Hình 1.1 Thiết lập lightpath
Sau khi dữ liệu đƣợc truyền thì lightpath sẽ đƣợc giải phóng. Trong các
mạng WR có các thiết bị kết nối chéo quang (OXC) đƣợc liên kết bởi các đƣờng
dẫn quang điểm đến điểm trong cấu hình tuỳ ý. Các thiết bị OXC có thể nhận ra
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Kỹ thuật chuyển mạch quang
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
2
các gói dữ liệu khác nhau dựa trên gói dữ liệu ở cổng đầu vào và bƣớc sóng của
nó. Do đó, chúng ta có thể thấy rằng với việc sử dụng mạng này, dữ liệu đƣợc phát
giữa các điểm đầu cuối thì không cần xử lý, không cần chuyển đổi E/O (tất cả
trong miền quang) và không cần đệm ở các nút trong gian. Tuy nhiên, giống nhƣ
mạng chuyển mạch kênh quang, các mạng WR không chia sẽ tài nguyên và do đó
hiệu quả sử dụng băng thông sẽ thấp hơn.
1.1.1.2 Các mạng chuyển mạch kênh quang :
Đầu tiên, chúng ta sẽ giới thiệu định nghĩa phiên.Nhƣ chúng ta đã biết, các
bản tin giữa 2 ngƣời sử dụng luôn là 1 chuỗi liên tiếp trong một số cuộc đối thoại
lớn, 1 chuỗi bản tin liên tiếp đó đƣợc gọi là 1 phiên. Trong kỹ thuật chuyển mạch
kênh, khi 1 phiên s là ban đầu, nó đƣợc cấp 1 tốc độ truyền dẫn r
s
bps. Sau đó, một
đƣờng dẫn sẽ đƣợc thiết lập từ phía phát đến phía thu và trên đƣờng dẫn này, mỗi
đƣờng thông tin sẽ đƣợc cấp một phần r

s
trong tổng dung lƣợng truyền dẫn cho
phiên đó. Sự cấp tốc độ truyền dẫn này là khác nhau trong các phiên khác nhau
trên một đƣờng thông tin và thƣờng đƣợc thực hiện bởi phƣơng pháp ghép kênh
phân chia theo thời gian (TDM) hoặc ghép kênh phân chia theo tần số (FDM). Chú
ý rằng tổng tốc độ của tất cả các phiên sử dụng chung một đƣờng dẫn không thể
vƣợt quá tổng dung lƣợng của đƣờng dẫn đó. Nếu một đƣờng thông tin đã chứa đủ
các phiên thì một phiên mới không thể sử dụng đƣờng dẫn này và nếu không có
đƣờng dẫn nào rỗi với tốc độ tối thiểu r
s
bps thì phiên mới này sẽ bị từ chối. Một
điểm khác cần chú ý là khi có một phiên đƣợc khởi xƣớng thì nó có một tốc độ
truyền dẫn cố định r
s
qua toàn bộ mạng.
Do sử dụng không hiệu quả tài nguyên nên chuyển mạch kênh ít đƣợc sử
dụng cho các mạng số liệu. Để làm rõ hơn điều này chúng ta sẽ định nghĩa các
tham số:
v : tốc độ bản tin cho phiên s
1/v : thời gian đến giữa các bản tin của s.
X
: thời gian truyền dẫn của một bản tin qua một đƣờng dẫn trong đƣờng
truyền.
L
: chiều dài của bản tin từ s.
T : trễ có thể cho phép của bản tin đến từ nguồn đến đích.
P : trễ phát sinh qua mạng.
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Kỹ thuật chuyển mạch quang
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
3

Hình 1.2 Hiệu quả sử dụng đường dẫn
Từ hình trên, chúng ta có
X
=
L
/r
s
và tỉ số
X
với 1/v (hoặc v.
X
) là phân
số thời gian cho biết phần đƣờng dẫn đƣợc cấp cho s là bận hay rỗi. Chúng ta có
thể thấy rằng nếu v.
X
<< 1 thì có nghĩa là phần đƣờng dẫn đƣợc cấp để mang 1
phiên là rỗi trong phần lớn thời gian ( nghĩa là không sử dụng hiệu quả). Để xác
định tính không hiệu quả của chuyển mạch kênh cho các mạng dữ liệu, chúng ta sẽ
nhân
X
với T. Với
X
là thời gian mong muốn tính đến bít cuối cùng đƣợc gửi
trên đƣờng dẫn đầu tiên, chúng ta có thể nhận đƣợc mối quan hệ
X
+ P ≤ T và
v.
X
< v.T . Tóm lại, tốc độ bít r

s
đƣợc cấp cho một phiên cần phải đủ lớn để cho
phép bản tin truyền dẫn đảm bảo yêu cầu trễ (r
s
tăng,
X
sẽ giảm). Hơn nữa, nếu
v.T << 1, do đó v.
X
<< 1 điều đó nói lên rằng đƣờng dẫn không đƣợc sử dụng
hiệu quả. Đối với 1 số phiên cuối tác động qua lại đƣợc mang bởi các mạng dữ
liệu, v.T thƣờng là 0,01 hoặc ít hơn. Nghĩa là phần đƣờng dẫn đƣợc cấp cho phiên
đƣợc sử dụng ở hầu hết 1℅. Nhƣ vậy, chúng ta có thể kết luận rằng chuyển mạch
kênh là không phù hợp đối với các mạng số liệu.
1.1.2 Chuyển mạch gói quang (OPS) :
1.1.2.1 Giới thiệu OPS :
Nhƣ đã nói ở phần trên, các mạng định tuyến bƣớc sóng quang cho dung
lƣợng kém hiệu quả với hƣớng xử lí là thiết lập và duy trì đƣờng dẫn trong một
thời gian dài.Bởi vì định tuyến bƣớc sóng quang là 1 hình thức của chuyển mạch
kênh quang và trong mạng chuyển mạch kênh quang từ đầu cuối đến đầu cuối thì
cần phải thiết lập kết nối giữa phía nguồn và phía đích trƣớc khi dữ liệu đƣợc
truyền. Trong quá trình thiết lập và duy trì cuộc gọi thì chuyển mạch cần đọc, lƣu
trữ và gửi mỗi khung của dữ liệu thu cho cuộc gọi đó. Vì vậy, mào đầu cần phải
E(t
i
) = 1/v
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Kỹ thuật chuyển mạch quang
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
4
lớn trong thời gian thiết lập cuộc gọi và nhỏ hơn trong thời gian duy trì cuộc gọi.

Tuy nhiên, các cuộc gọi thƣờng có thời gian dài hơn so với thời gian thiết lập và
rớt cuộc gọi, do đó hiệu quả sẽ cao nếu băng thông đƣợc sử dụng đầy đủ trong suốt
quá trình thực hiện cuộc gọi. Do nhƣợc điểm của định tuyến bƣớc sóng quang nên
các nhà nghiên cứu đã phát triển một phƣơng pháp chuyển mạch khác gọi là
chuyển mạch gói quang vì nó có thể tăng băng thông sử dụng của mạng bằng cách
sử dụng bộ ghép kênh thống kê và băng thông chia sẽ.
Trong các mạng chuyển mạch gói quang, lƣu lƣợng IP đƣợc xử lý và
chuyển mạch ở mỗi router IP. Mỗi gói IP chứa tải tin và mào đầu. Mào đầu gói
chứa thông tin để định tuyến gói và tải tin chứa thông tin dữ liệu. Một chuyển
mạch gói quang WDM chứa 4 phần:
 Giao diện đầu vào : đƣợc sử dụng để mô tả và điều chỉnh gói,
tách và bỏ thông tin mào đầu gói.
 Cơ cấu chuyển mạch : là bộ phận lõi của chuyển mạch, có
chức năng chuyển mạch các gói trong miền quang.
 Giao diện đầu ra : đƣợc sử dụng để tái tạo các tín hiệu quang
cho đầu ra và gắn mào đầu gói vào gói IP.
 Khối điều khiển : đƣợc sử dụng để điều khiển theo những yêu
cầu đƣợc chứa trong các mào đầu.
1.1.2.2 Nguyên lý chuyển mạch OPS:
Kỹ thuật chuyển mạch gói quang đƣợc minh họa nhƣ hình 1.3. Từ hình
dƣới, chúng ta có thể thấy đƣợc 4 chức năng của các chuyển mạch gói quang :
Đồng bộ gói : chức năng chung của đồng bộ gói bao gồm
nhận dạng bắt đầu gói và làm trễ tức là điều chỉnh thời gian
đến của các gói.
Thay mào đầu gói : đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng bộ
khuếch đại quang bán dẫn SOA và có thể đƣợc cải thiện bởi
kỹ thuật chuyển đổi bƣớc sóng.
Bộ đệm gói : Do không có RAM quang thích hợp cho các
chuyển mạch gói quang nên chúng ta sử dụng RAM điện.
Thiết bị này hạn chế tốc độ truy nhập và nó cần các chuyển

đổi O/E/O và các bộ đệm dựa trên các đƣờng trễ quang
(optical delay line).
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Kỹ thuật chuyển mạch quang
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
5
Nhận dạng, xử lý và tạo
mào đầu mới
Chuyển
mạch



Định
tuyến,
Bộ đệm
1
2
1
2
2
1
Đồng bộ
Mào đầu
mới
A
Â
B
Tải tin
Mào đầu
Sợi quang

đầu vào
Định tuyến gói : Trong khi việc xử lí địa chỉ đƣợc thực hiện
trong miền điện thì các chuyển mạch gói quang định tuyến và
đệm các gói đƣợc thực hiện trong miền quang.Có nhiều kiến
trúc chuyển mạch gói khác nhau, nhƣ chuyển mạch gói quang
định tuyến bƣớc sóng, chuyển mạch gói quảng bá và chọn lựa,
chuyển mạch gói quang dựa trên không gian chuyển mạch.










Hình 1.3 Mô hình chuyển mạch gói quang
Khi một gói đến chuyển mạch quang WDM, trƣớc tiên nó đƣợc xử lí bởi
giao diện đầu vào, trong đó mào đầu gói và tải tin đƣợc tách ra và mào đầu đƣợc
chuyển vào miền điện và đƣợc xử lí bởi khối điều khiển. Trong khi đó tải tin vẫn
đƣợc giữ lại trong miền quang và sau đó nó sẽ đƣợc xử lí bởi cơ cấu chuyển mạch
đến cổng đầu ra thích hợp. Một vấn đề chính ở đây là quyết định làm cách nào để
mạng vận hành một cách đồng bộ. Một mạng đồng bộ hoàn toàn có thể điều chỉnh
các khe thời gian bằng cách tạo các gói có kích thƣớc cố định. Trong mạng này, cơ
cấu chuyển mạch ở một nút nhận các gói đến đã đƣợc điều chinh với sự tranh chấp
nhỏ nhất. Tuy nhiên, chuyển mạch này sẽ phức tạp hơn vì phải thêm các giai đoạn
đồng bộ và điều chỉnh gói. Một cách khác là xây dựng mạng bất đồng bộ trong đó
các gói có thể có chiều dài thay đổi. Kiến trúc chuyển mạch này đơn giản hơn, mặc
dù khả năng tranh chấp gói cao hơn. Sau khi tải tin đi qua cơ cấu chuyển mạch, nó

sẽ đƣợc kết hợp với mào đầu mà đã đƣợc chuyển đổi trở lại miền quang ở giao
diện đầu ra.
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Kỹ thuật chuyển mạch quang
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
6
Sự tranh chấp của các gói quang trong một cơ cấu chuyển mạch là vấn đề
lớn và có ảnh hƣởng đến hiệu suất của mạng nhƣ trễ gói, tỉ lệ mất gói và khoảng
cách chặng trung bình. Khi có 2 gói hoặc nhiều hơn muốn qua cơ cấu chuyển mạch
đi ra cùng một cổng trong cùng một thời điểm thì lúc đó sẽ xảy ra tranh chấp gói.
Để giải quyết sự xung đột này thì một gói đƣợc định tuyến qua một cổng đầu ra
trong khi các gói khác đƣợc định tuyến ở một nơi khác dựa vào sơ đồ giải quyết
tranh chấp. Trong các chuyển mạch điện, việc sử dụng kỹ thuật lƣu trữ và gửi đi
( store and forward) có thể giải quyết đƣợc tranh chấp. Các gói tranh chấp có thể
đƣợc lƣu trữ trong một bộ đệm và đƣợc gửi đi khi cổng đầu ra yêu cầu rỗi. Có một
phƣơng pháp để lƣu trữ gói quang là sử dụng các đƣờng trễ quang FDL( fiber
delay lines). Tuy nhiên, các FDL có khả năng đệm rất hạn chế và nếu các gói đến
yêu cầu thời gian đệm lớn hơn khả năng đệm của nó thì chúng sẽ bị nghẽn.
Có một phƣơng pháp khác để giải quyết tranh chấp gọi là định tuyến “hot
potato”. Trong phƣơng pháp này, nếu một gói đƣợc định tuyến theo đƣờng dẫn
mong muốn đến đầu ra thì các gói khác sẽ đƣợc gửi đi trên các đƣờng dẫn khác, có
thể là các đƣờng dài hơn. Do đó, các gói sẽ qua chuyển mạch từ cùng một đầu ra
nhƣng ở thời điểm khác nhau và sẽ không xảy ra tranh chấp. Phƣơng pháp này có
thể đƣợc sử dụng trong các bộ đệm quang.
Giải pháp giải quyết tranh chấp thứ 3 là sử dụng các bộ chuyển đổi bƣớc
sóng, là phƣơng pháp đáng chú ý của các mạng WDM. Phƣơng pháp này đƣợc coi
là có triển vọng bởi vì nó không làm tăng trễ và khoảng cách các chặng. Có thể kết
hợp cả 3 phƣơng pháp trên hoặc 2 phƣơng pháp bất kì để có thể tạo ra hiệu quả tốt
hơn.
Trong 1 thời gian dài, chuyển mạch gói quang đƣợc xem là kỹ thuật khả thi
do nó có tốc độ cao, chuyển mạch chất lƣợng cao, linh hoạt và khả năng sử dụng

tài nguyên hiệu quả.Tuy nhiên, kỹ thuật này vẫn có nhiều nhƣợc điểm và vài vấn
đề cần đƣợc giải quyết nhƣ kiến trúc chuyển mạch, sự đồng bộ,các sơ đồ giải quyết
tranh chấp…
1.1.3 Chuyển mạch burst quang (OBS) :
1.1.3.1 Giới thiệu OBS :
Ở các phần truớc chúng ta đã nói về định tuyến bƣớc sóng quang và chuyển
mạch gói quang. Chúng ta thấy rằng trong kỹ thuật WR không xử lí, không biến
đổi O/E/O và không cần đệm ở các nút trung gian, tuy nhiên nó cho băng thông
khả dụng thấp. Trong khi đó, kỹ thuật chuyển mạch gói có thể tăng băng thông khả
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Kỹ thuật chuyển mạch quang
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
7
dụng của mạng bằng cách sử dụng bộ ghép kênh thống kê cho băng thông chia sẽ
nhƣng nó cần bộ đệm gói. Do đó nếu kết hợp các ƣu điểm của 2 kỹ thuật trên thì sẽ
có 1 kỹ thuật chuyển mạch khác, đó là kỹ thuật chuyển mạch Burst quang.
Chuyển mạch Burst quang là chuẩn của ITU-T cho chuyển mạch Burst
trong các mạng ATM gọi là ABT ( ATM block transfer). OBS là kỹ thuật để
truyền lƣu lƣợng burst qua mạng truyền tải quang bằng cách thiết lập kết nối giành
trƣớc tài nguyên từ đầu cuối đến đầu cuối cho 1 burst. Mô hình của chuyển mạch
burst quang đƣợc minh hoạ nhƣ hình 1.4.
Thực thể chuyển mạch cơ sở trong OBS là burst, đƣợc định nghĩa là một
chuỗi các gói liên tiếp nhau với cùng 1 địa chỉ đích và các đặc tính giống nhau,
cùng truyền với nhau từ 1 nút đầu vào đến 1 nút đầu ra và cùng chuyển mạch với
nhau ở các nút trung gian. Một burst bao gồm 2 phần là mào đầu và dữ liệu. Mào
đầu đƣợc gọi là burst điều khiển (CB) và dữ liệu đƣợc gọi là burst dữ liệu (DB).
CB sẽ đƣợc truyền đầu tiên để giành trƣớc băng thông cho DB. Sau đó, DB sẽ theo
đƣờng dẫn mà CB giành trƣớc.

Hình 1.4 Mô hình chuyển mạch burst quang
1.1.3.2 Ƣu điểm của OBS so với WR và OPS :

Trong chuyển mạch burst quang, bƣớc sóng trên 1 đƣờng dẫn mà burst sử
dụng sẽ đƣợc giải phóng ngay khi burst đi qua đƣờng dẫn, các burst từ các nguồn
khác nhau đến các đích khác nhau có thể sử dụng hiệu quả băng thông của cùng 1
bƣớc sóng trên 1 đƣờng dẫn trong 1 thời gian chia sẽ, là hình thức của ghép kênh
Bƣớc sóng dữ liệu
Sợi quang
đầu ra
Sợi quang
đầu vào
Bƣớc sóng điều khiển
O/E/O
Xử lý gói điều khiển
(thiết lập và giành
trƣớc băng thông)
Chuyển mạch
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Kỹ thuật chuyển mạch quang
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
8
thống kê. Nhƣ vậy sẽ cho hiệu quả sử dụng băng thông lớn hơn nhiều so với WR,
phù hợp cho các kết nối yêu cầu thời gian dài. Nó còn khắc phục các vấn đề hạn
chế khả năng kết nối trong các mạng WR mà số các đƣờng dẫn quang có thể thiết
lập bị hạn chế bởi số lƣợng các bƣớc sóng rỗi.
Ngoài ra, OBS có thể thích nghi cao với những tắc nghẽn hoặc các lỗi (bằng
cách sử dụng định tuyến lệch ) và hỗ trợ định tuyến theo chế độ ƣu tiên nhƣ trong
chuyển mạch tế bào hoặc chuyển mạch gói quang. Tuy nhiên, khi OBS thực hiện
chuyển mạch các burst, kích thƣớc của chúng có thể lớn hơn nhiều so với các gói
IP ( hoặc tế bào ATM ) nên trong chuyển mạch burst, mào đầu nhỏ hơn nhiều.
Bằng cách sử dụng điều khiển ngoài băng và đặc biệt là thời gian cân bằng nhƣ
trong JET, nên việc kết hợp giữa CB và DB không chặt chẽ nhƣ trong chuyển
mạch gói quang. Do đó, yêu cầu đồng bộ sẽ linh hoạt hơn trong chuyển mạch gói

quang. Trong hình 1.5, minh họa các kỹ thuật OPS và OBS.
Có 3 sự khác nhau lớn giữa chuyển mạch burst quang và chuyển mạch kênh
quang và chuyển mạch gói quang :
 Chuyển mạch burst quang là sự kết hợp giữa chuyển mạch kênh
quang và chuyển mạch gói quang.
 So với chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch burst giành trƣớc
băng thông cho 1 hƣớng, nghĩa là burst có thể đƣợc gửi mà không
cần xác nhận có giành trƣớc đƣợc băng thông hay không. Tuy nhiên,
trong chuyển mạch kênh quang, băng thông cho 1 cuộc gọi phải
đƣợc giành trƣớc cho cả 2 hƣớng.
 Trong chuyển mạch burst, 1 burst sẽ đi qua các nút trung gian mà
không cần phải đệm, trong khi với chuyển mạch gói quang, các gói
đƣợc lƣu trữ và gửi đi ở mỗi nút trung gian.
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Kỹ thuật chuyển mạch quang
____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
9

Hình 1.5 So sánh giữa OPS (a) và OBS (b)

1.2 Kiến trúc và các kỹ thuật chuyển mạch burst quang (OBS):
1.2.1 Kiến trúc OBS :
Trong mạng OBS ( hình 1.6 ), các router biên và các router lõi liên kết với
nhau bằng các đƣờng dẫn WDM. Các nút biên có chức năng tập hợp các gói thành
các burst và phân giải các burst thành các gói. Các nút lõi có chức năng định tuyến
và lập lịch cho các burst dựa vào các gói mào đầu burst.




Nhận dạng, xử lý và tạo

mào đầu mới
Chuyển
mạch



Định
tuyến,
Bộ đệm
1
2
1
2
2
1
Đồng bộ
Mào đầu
mới
A
Â
B
Tải tin
Mào đầu
Sợi quang đầu
vào

O/E/O
Chuyển
mạch

2
1
2
1
2
1
2
1
Các gói
điều khiển
Thời gian
cân bằng
Các bƣớc
sóng dữ liệu
Các burst
dữ liệu
Các bƣớc
sóng điều
khiển
A
B
D
C
Xử lý gói điều khiển
(thiết lập/giành trƣớc băng thông)
(a)
(b)
D
C
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Kỹ thuật chuyển mạch quang

____________________________________ Nguyễn Kim Tuyến - Lớp: D04VT1
10
Router lõi
Lƣu lƣợng
đầu vào


Router biên
Lƣu lƣợng
đầu ra














Hình 1.6 Mô hình mạng OBS
Kiến trúc của router biên đƣợc minh hoạ trong hình 1.7. Để loại bỏ các
chuyển đổi O/E/O và các tải xử lí điện, đầu vào của nút biên sẽ tập hợp nhiều gói
IP với cùng một địa chỉ đầu ra thành 1 burst. Một burst bao gồm 1 gói mào đầu gọi
là burst điều khiển (CB) và 1 burst dữ liệu (DB). CB đƣợc truyền trên 1 kênh điều
khiển; DB tƣơng ứng với nó thì đƣợc truyền trên 1 kênh dữ liệu ( data channel )

mà không cần đợi thông tin xác nhận là đã giành trƣớc đƣợc tài nguyên. Một kênh
có thể bao gồm 1 bƣớc sóng hoặc 1 phần của bƣớc sóng trong trƣờng hợp ghép
kênh phân chia theo thời gian hoặc phân chia theo mã. Trong đồ án này, chúng ta
sẽ coi rằng thuật ngữ “kênh” và “bƣớc sóng” là nhƣ nhau.