GIẢI QUYẾT TRANH CHẤP TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN MẢNH BURST

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Điểm: ………… (Bằng chữ:……………………)
Hà Nội, ngày … /… / 2012
Giảng viên hướng dẫn
Nguyễn Thị Thu Nga
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Điểm: ………… (Bằng chữ:……………………)
Hà Nội, ngày … /… / 2012
Giảng viên phản biện
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo của
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông nói chung và các thầy, cô giáo trong khoa
Viễn thông I, bộ môn Hệ thống và tín hiệu nói riêng đã tận tình giảng dạy truyền đạt
cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô giáo Th.s Nguyễn Thị Thu Nga, cô đã tận
tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt
nghiệp. Đồng thời xin chân thành cảm ơn tới các anh chị kỹ thuật viên phòng Thiết kế

tối ưu và phòng Truyền dẫn vô tuyến - Công ty Viettel Network-TTKV1 đã giúp em
hoàn thành Đồ án tốt nghiệp.
Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên, đóng
góp ý kiến và giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt
nghiệp.
Trong Đồán tốt nghiệp do điều kiện thời gian cũng như điều kiện nghiên cứu còn
hạn chế nên còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý từ quý thầy cô và
các bạn.
Một lần nữa em xin được gửi lời cảm ơn chân thành cảm ơn đến tất cả quý thầy
cô và bạn bè, gia đình. Kính chúc mọi người sức khỏe và thành công trong cuộc sống!
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 30 tháng 11 năm 2012
Sinh viên
Trần Kim Ngân
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục lục
MỤC LỤC
Trần Kim Ngân – D08VT2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH
VẼ
DANH MỤC HÌNH VẼ
HÌNH 1.1 MÔ HÌNH CỦA MỘT NODE CHUYỂN MẠCH QUANG 4
HÌNH 1.2 MÔ TẢ QUÁ TRÌNH KẾT NỐI TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH KÊNH QUANG 5
HÌNH 1.3 MÔ HÌNH MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI 6
HÌNH 1.4 MÔ HÌNH MẠNG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG 7
HÌNH 1.5 CẤU TRÚC MẠNG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG OBS 9
HÌNH 1.6 A CẤU TRÚC NODE LÕI TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG 10
HÌNH 1.6 B CẤU TRÚC CỦA NÚT LÕI TRONG MẠNG OBS 11
HÌNH 1.7 CẤU TRÚC NODE BIÊN TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG 13
HÌNH 1.8 GHÉP BURST VÀ LẬP LỊCH KÊNH TRUYỀN TẠI NODE BIÊN TRONG MẠNG
OBS 13

HÌNH 1.9 MÔ TẢ QUÁ TRÌNH ĐĂNG KÝ TÀI NGUYÊN THEO PHƯƠNG THỨC TAG 16
HÌNH 1.10 MÔ TẢ QUÁ TRÌNH ĐĂNG KÝ TÀI NGUYÊN THEO PHƯƠNG THỨC TAW 17
HÌNH 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT TRANH CHẤP TRONG MẠNG OBS 21
HÌNH 2.2 MÔ TẢ GIẢI QUYẾT TRANH CHẤP BẰNG BỘ ĐỆM 22
HÌNH 2.3DÂY TRỄ FDL CÙNG VỚI BỘ KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN MẠCH TẠO THÀNH
MỘT VÒNG LẶP TRỄ 23
HÌNH 2.4 CẤU TRÚC BỘ ĐỆM SỬ DỤNG ĐƯỜNG DÂY TRỄ (FDL) 24
HÌNH 2.5 MÔ HÌNH BỘ ĐỆM SLOB 24
HÌNH 2.6 CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG OBS 25
HÌNH 2.7 ĐỊNH TUYẾN CHUYỂN HƯỚNG TRONG MẠNG OBS 26
HÌNH 2.8 CẤU TRÚC CỦA MẠNG OBS VỚI KỸ THUẬT LÀM LỆCH HƯỚNG ĐI 27
HÌNH 2.9 LƯU ĐỒ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN CHUYỂN HƯỚNG 29
HÌNH 2.10 HÌNH MINH HỌA THUẬT TOÁN QUAY NGƯỢC 33
HÌNH 2.11 MÔ TẢ GIẢI QUYẾT TRANH CHẤP BẰNG PHÂN MẢNH BURST 36
HÌNH 3.4 CHI TIẾT GÓI TIN ĐIỀU KHIỂN (HEADER) 40
HÌNH 3.5 GIÁ TRỊ OFFSET-TIME TRONG GIAO THỨC JET 41
HÌNH 3.6 GIAO THỨC JET 43
HÌNH 3.7 KỸ THUẬT BÁO HIỆU TAW 44
HÌNH 3.8 MÔ TẢ GIẢI QUYẾT TRANH CHẤP BẰNG PHÂN MẢNH BURST 44
HÌNH 3.9 HỦY BỎ ĐOẠN GIỮA HAI BURST TRANH CHẤP 45
HÌNH 3.10 SỬ DỤNG TRAILER HIỆU QUẢ 46
HÌNH 3.11 SỬ DỤNG TRAILER KHÔNG HIỆU QUẢ 46
HÌNH 3.12 ĐỘ ƯU TIÊN GIỮA 2 BURST 48
HÌNH 3.13 PHƯƠNG PHÁP PHÂN MẢNH VÀ ĐỊNH TUYẾN CHUYỂN HƯỚNG CHO 2
BURST 50
HÌNH 3.14 MÔ HÌNH NSFNET VỚI 14 NODE 52
HÌNH 3.15 XÁC SUẤT MẤT GÓI SO VỚI LƯU LƯỢNG TẢI TRONG NSFNET KHI TẢI THẤP
VỚI 53
HÌNH 3.16 XÁC SUẤT MẤT GÓI SO VỚI LƯU LƯỢNG TẢI TRONG NSFNET KHI TẢI CAO
VỚI 54

HÌNH 3.17 SỐ LƯỢNG HOP SO VỚI LƯU LƯỢNG TẢI TRONG NSFNET VỚI 54
HÌNH 3.18 KÍCH THƯỚC TRUNG BÌNH CỦA BURST TẠI ĐẦU RA SO VỚI LƯU LƯỢNG
TẢI TRONG NSFNET VỚI 55
HÌNH 3.18 CHO THẤY KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CỦA ĐỘ LỚN TRUNG BÌNH CỦA BURST TẠI
CỔNG RA SO VỚI TẢI TRONG CÁC TRƯỜNG HỢP SDP VÀ SDDP. KÍCH THƯỚC CỦA
BURST ĐƯỢC ĐO TRÊN CẢ BURST BỊ HỦY VÀ BURST TRUYỀN THÀNH CÔNG. BAN ĐẦU
SIZE BURST GIẢM KHI TẢI CÀNG TĂNG NHƯ PHÂN MẢNH VỚI SỐ LƯỢNG NGÀY CÀNG
TĂNG CỦA TRANH CHẤP. KHI TẢI LƯU LƯỢNG TIẾP TỤC TĂNG, CÁC ĐOẠNBURST SẼ
GẶP TRANH CHẤP NHIỀU HƠN BỞI CÁC ĐOẠNBURST CÓ THƯỚC NHỎ HƠN VỚI MỨC
Trần Kim Ngân – D08VT2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH
VẼ
ƯU TIÊN THẤP HƠN, KHI ĐÓ CHÚNG SẼ BỊ HỦY BỎ. KHI ĐỘ DÀI BURST VÀ LƯU
LƯỢNG TẢI KHÔNG ĐỔI, DP VÀ DDP THỰC HIỆN TỐT NHƯ NHAU 55
HÌNH 3.19 XÁC SUẤT MẤT GÓI SO VỚI TẢI TƯƠNG ỨNG VỚI THỜI GIAN CHUYỂN
MẠCH KHÁC NHAU TRONG NSFNET VỚI 56
DANH MỤC BẢNG BIỂU
BẢNG 1.1 SO SÁNH CÁC CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH QUANG 20
BẢNG 2.1 ĐỊNH TUYẾN TỪ THỜI ĐIỂM 0 ĐẾN 4 34
BẢNG 2.2 ĐỊNH TUYẾN THEO TRƯỜNG HỢP 1 35
BẢNG 2.3 ĐỊNH TUYẾN THEO TRƯỜNG HỢP 2 35
BẢNG 3.1 HƯỚNG GIẢI QUYẾT TRANH CHẤP DỰA VÀO ĐỘ ƯU TIÊN CỦA BURST 49
Trần Kim Ngân – D08VT2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÁC TỪ VIẾT TẮT
CÁC TỪ VIẾT TẮT
ACK Acknowlegment Thông tin xác nhận
ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ
BBM Buffered Burst Multiplexer Bộ ghép Burst có đệm
BHP BurstHeader Packet Gói tiêu đề Burst
DFDP Deflecr First, Drop Policy Đổi hướng trước, và chính sách loại bỏ

DFSDP Deflect First, Segment and Drop Policy
Đổi hướng trước, chính sách phân
mảnh và loại bỏ
DR Delay Reservation Đăng ký trễ
DWDM Dense WDM WDM mật độ cao
FDL Fiber Delay Line Đường dây trễ quang
IBT In-Band-Terminal Tên giao thức
IM Input Module Module đầu vào
IN Intelligent Network Mạng thông minh
IP Internet Protocol Giao thức Internet
JET Just Enought Time (tên giao thức)
JIT Just In Time (tên giao thức)
MUX Multiplexer Bộ ghép kênh
NGN Next Generation Network Mạnh thế hệ tiếp theo
OADM Optical Add/Drop Multiplexer Bộ xen rẽ quang
OBS Optical Burst Switching Chuyển mạch Burst quang
ODL Optical Delay Line Đường dây trễ quang
OM Output Module Module đầu ra
OPR Optical Packet Routing Định tuyến gói quang
OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang
OSM Optical Switching matrix Ma trận chuyển mạch quang
OSN Optical Switching node Nút chuyển mạch quang
OXC Optical Cross-Connect Kết nối chéo quang
RFD Reserve-a-fixed-Delay Đăng ký trễ cố định
SCU Switching Control Unit Burst điều khiển chuyển mạch
SDH Synchronous Digital Hierarchi Ghép kênh cận đồng bộ
TAG Tell Ang Go (tên giao thức)
TAW Tell And Wait (tên giao thức)
TCP Transfer Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn
TDM Time Dvision Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian

WADM
Wavelength Add/drop Division
Multiplexing
Bộ xen rẽ theo bước sóng
WDM Wavelength Division Multiplexer Bộ ghép kênh phân chia theo bước sóng
Trần Kim Ngân – D08VT2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU
LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM là
một giải pháp được lựa chọn để cung cấp một cơ sở hạ tầng mạng nhanh hơn nhằm
đáp ứng sự phát triển bùng nổ của Internet. Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng
của lưu lượng dữ liệu trên mạng, tốc độ xử lý điện tử có thể không còn phù hợp trong
tương lai nữa, đồng thời dữ liệu quang thường bị chậm lại do xử lý điện tử tại các
node, do đó việc tìm kiếm một phương pháp chuyển tải các gói IP trực tiếp trên lớp
quang mà không cần qua chuyển đổi O/E/O cho mạng thông tin thế hệ sau (NGN) là
một tất yếu. Nhằm để xây dựng một mạng toàn quang tại đó dữ liệu được duy trì trong
miền quang ở tất cả các node trung gian, cần phải thiết kế các giao thức mới dành cho
các hệ thống chuyển mạch quang. Một trong các vấn đề cần thiết là làm thế nào để hỗ
trợ việc cung cấp tài nguyên nhanh chóng, truyền dẫn đồng bộ (của các gói kích thước
biến đổi như các gói IP) cũng như hỗ trợ mức độ cao việc chia sẻ tài nguyên theo
thống kê để xử lý hiệu quả lưu lượng có tính bùng nổ mà không cần có đệm ở lớp
WDM (do chưa có các bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM). Do đó các phương pháp
chuyển tải toàn quang cần phải tránh đệm quang càng nhiều càng tốt.
Các công nghệ của chuyển mạch quang ra đời như chuyển mạnh gói quang, kênh
quang và Burst quang thỉ chuyển mạch Burst quang có tính ưu việt hơn cả vì nó tiwwts
kiệm được băng thông truyền dẫn và đẩy nhanh tốc độ truyền dẫn khi kết hợp nhiều
gói dữ liệu thành các Burst và truyền độc lập trên đường truyền thông mà không bị
nhầm lần nhờ các kênh điều khiển (header). Tuy nhiên trong quá trình truyền đôi khi
xảy ra sự tranh chấp khi hai hay nhiều Burst cùng muốn ra tại cùng một đầu ra của
node lõi. Khi đó cần có một số biện pháp để giải quyết tranh chấp ấy để tránh mất tài

nguyên và ảnh hướng đến chất lượng QoS của hệ thống.
Nội dung đồ án này trình bày tổng quan về mạng OBS trong đó đi sâu tìm hiểu
tìm hiều về cấu trúc của mạng OBS và hoạt động của các node mạng biên và lõi, trên
cơ sở đó tìm hiểu nguyên nhân gây ra tranh chấp giữa các Burst trong quá trình truyền
từ đó đưa ra phương pháp giải 4 phương pháp giải quyết vấn đề: sử dụng đường dây
trễ quang FDL, chuyển đổi bước sóng, định tuyến chuyển hướng và phân mảnh Burst,
trong đó tập trung vào nghiên cứu phương pháp phân mảnh Burst.
Nội dung đồ án gồm 3 chương:
 Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch Burst quang
 Chương II: Các phương pháp giải quyết tranh chấp trong mạng chuyển
mạch Burst quang OBS
 Chương III: Giải quyết tranh chấp trong mạng OBS bằng phương pháp
phân mảnh
Trần Kim Ngân – D08VT2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
CHƯƠNG I
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH BURST QUANG
1.1 TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH QUANG
1.1.1 Tổng quan về mạng truyền tải quang
Trước đây, do xã hội chưa phát triển nên nhu cầu trao đổi thông tin của con
người chưa cao và cũng không yêu cầu khắt khe về chất lượng của các dịch vụ được
cung cấp. Vì vậy, chỉ cần một cơ sở hạ tầng mạng vừa phải đã đủ cung cấp các dịch vụ
viễn thông đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội lúc bấy giờ.
Ngày nay, sự phát triển của xã hội có thể được đánh giá qua sự phát triển của
ngành công nghệ viễn thông, mặt khác do nhu cầu trao đổi thông tin của con người
ngày càng tăng và đòi hỏi chất lượng cao hơn với nhiều dịch vụ hơn đã gây ra sự bùng
nổ lưu lượng. Do vậy, cơ sở hạ tầng mạng trước đây đã không còn phù hợp, cần phải
được nâng cấp để đáp ứng được các nhu cầu của khách hàng đồng thời phù hợp để
cung cấp các dịch vụ mới với chất lượng tốt hơn.
Do sự phát triển của công nghệ vi mạch điện tử, bán dẫn và công nghệ truyền dẫn

quang đã cho phép thu nhỏ kích cỡ, đồng thời làm tăng tính năng của các vi mạch điện
tử. Mặt khác, tốc độ truyền dẫn tăng đột biến nhưng vẫn không đủ để đáp ứng tốc độ
tăng nhanh như vũ bão của số lượng khách hàng sử dụng các dịch vụ viễn thông và sự
bùng nổ lưu lượng internet, do sự hạn chế tốc độ của các chuyển mạch điện tử. Đây
quả là một cơ hội tốt để các nhà cung cấp tăng doanh thu của mình nhưng cũng đồng
thời đặt ra cho họ một thách thức là phải nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng
một cách tối đa bằng cách áp dụng các công nghệ mới, đồng thời nghiên cứu phát triển
công nghệ chuyển mạch mới với tốc độ cao hơn và thực hiện đơn giản hơn.
Cũng tại thời điểm này, cáp quang được đưa ra như một phương tiện truyền dẫn,
cho phép sử dụng công nghệ WDM, điều này đã mở đầu một sự tăng trưởng nhanh
chóng về giá trị của băng thông truyền dẫn làm cho Internet tốc độ cao được cung cấp
tới mọi người. Khả năng tính toán thô sơ của những máy vi tính cá nhân đã tạo ra những
ứng dụng tinh vi (như là truyền hình và thoại thời gian thực) có thể cung cấp cho nhiều
người, và để truy nhập vào nội dung các ứng dụng trên Internet đây là một nguồn tiềm
năng của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISPs: Internet Service Providers), các nhà
cung cấp đã đi tới hướng cung cấp các dịch vụ truy nhập yêu cầu băng thông rộng tới
khách hàng.
Công nghệ ghép kênh WDM ra đời như một giải pháp được lựa chọn để cung cấp
cơ sở hạ tầng mạng nhanh hơn đáp ứng được sự bùng nổ lưu lượng internet, cho phép
cung cấp nhiều dịch vụ mới với chất lượng tốt hơn đáp ứng được nhu cầu sử dụng các
dịch vụ viễn thông ngày càng tăng của xã hội. Nhưng thế hệ đầu tiên của WDM chỉ
cung cấp các kết nối vật lý điểm điểm được sử dụng hạn chế trong các trung kế WAN.
Thế hệ thứ hai của WDM có khả năng thiết lập các tuyến kết nối chéo lựa chọn
bước sóng từ đầu cuối tới đầu cuối tạo ra các topo ảo trên sợi quang vật lý, mặt khác cấu
hình bước sóng ảo này có thể được thay đổi theo quy hoạch mạng.
Trần Kim Ngân – D08VT2
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
Thế hệ thứ 3 của hệ thống hệ thống chuyển mạch quang WDM được biêt đến với
công nghệ chuyển mạch gói phi kết nối. Trong mạng chuyển mạch gói các tiêu đề hay

nhãn được gắn với dữ liệu và được truyền đi cùng với tải trọng là các dữ liệu người
dùng. Tại mỗi node chuyển mạch WDM, chúng được xử lý trong khoảnh thời gian chờ
(offset time) để xác định tuyến đi cho gói tin từ nguồn tới đích. Dựa trên tỷ lệ giữa chi
phí xử lý tiêu đề gói và chi phí truyền dẫn gói mà công nghệ WDM có thể được sử
dụng hiệu quả hơn bằng cách sử dụng các công nghệ chuyển mạch nhãn hay Burst
thực hiện truyền một gói tin điều khiển để sử dụng cho nhiều gói tin người dùng.
1.1.2 Tổng quan về chuyển mạch quang
1.1.2.1 Tầm quan trọng của chuyển mạch quang
Chuyển mạch là một thiết bị tối cần thiết trong mạng truyền tải, nó là thiết bị duy
nhất cho phép truyền tải thông tin giữa một node này với một hay nhiều node khác,
hay đầu cuối này với một hay nhiều đầu cuối khác trong mạng truyền tải thông tin.
Trước đây, do dung lượng mạng không lớn nên chỉ cần hệ thống chuyển mạch
với dung lượng nhỏ, tốc độ không cao cũng có thể đáp ứng đủ nhu cầu của xã hội
lúc bấy giờ. Nhưng sau này, do nhu cầu trao đổi thông tin của con người ngày càng
tăng với nhiều dịch vụ đa dạng hơn gây nên sự "bùng nổ" lưu lượng làm cho mạng
với cơ sở hạ tầng cũ trở nên quá tải, và cần phải sử dụng các công nghệ chuyển
mạch mới để tăng tốc độ truyền tải thông tin cũng như sử dụng tài nguyên mạng
một cách hiệu quả hơn.
Chuyển mạch quang ra đời như một giải pháp được lựa chọn để nâng cao hiệu
quả truyền tải thông tin tốc độ cao mà không phải thay đổi hay bổ sung hệ thống
truyền dẫn quang sẵn có của mạng. Đồng thời cho phép tăng đáng kể dung lượng
mạng cũng như chất lượng dịch vụ được cung cấp bởi mạng có hệ thống truyền dẫn
quang. Cho phép cung cấp nhiều dịch vụ mới với băng thông rộng trên hệ thống truyền
dẫn quang đã được lắp đặt trước đây. Góp phần làm tăng lợi nhuận của các nhà đầu tư
viễn thông, cùng các nhà khai thác dịch vụ.
Chuyển mạch quang ra đời đã khắc phục được những hạn chế trong việc xử lý
tiêu đề và chuyển tiếp tín hiệu trong miền điệntrước đây. Ở trong chuyển mạch quang
chỉ có các thông tin điều khiển với số lượng ít ỏi là được biến đổi quang-điện-quang
tại mỗi node chuyển mạch để xử lý định tuyến, vì vậy đã làm giảm đáng kể trễ xử lý
do không còn phải tốn thời gian để biến đổi quang-điện-quang cho phần thông tin

người dùng (Burst lượng lớn) tại các đầu vào và đầu ra node mạng quang.
Ngoài ra sự có mặt của chuyển mạch quang cho phép các nhà cung cấp dịch vụ
Viễn thông cung cấp nhiều dịch vụ viễn thông mới với chất lượng dịch vụ tốt hơn,
băng thông rộng hơn và được cung cấp một cách mềm dẻo hơn, có nhiều mức chất
lượng dịch vụ khác nhau cho khách hàng lựa chọn. Tăng đáng kể dung lượng mạng
viễn thông hiện có mà không phải bổ sung thêm cơ sở hạ tầng mới gây tốn kém.
Trong chuyển mạch gói quang, thông tin cần truyền được cắt nhỏ thành các đoạn
có kích thước cố định hoặc biến đổi. Đi theo chúng là các gói tin điều khiển (Header)
Trần Kim Ngân – D08VT2
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
mang thông tin điều khiển, định tuyến và hỗ trợ mạng và được truyền đi trước gói dữ
liệu trên một một kênh truyền riêng để xác lấp đường truyền cho gói từ node nguồn tới
node đích.
Chuyển mạch gói quang, là công nghệ tiếp theo của chuyển mạch kênh quang
nên đã khắc phục được nhược điểm lớn nhất của chuyển mạch kênh là sử dụng tài
nguyên mạng không hiệu quả, chiếm dụng tài nguyên mạng cả khi không thật sự cần
thiết (tức là không thật sự có thông tin cần truyền, các khoảng lặng trong khi kết nối).
Tuy nhiên để đạt được hiệu quả tối đa trong chuyển mạch gói là một điều rất khó vì
cần phải dung hoà giữa hai yêu cầu trái ngược nhau. Đó là hiệu suất truyền thông tin
(được đánh giá dựa trên tỷ số giữa thông tin tải trọng và thông tin truyền đi, yêu cầu
gói phải có kích thước lớn để tăng hiệu suất truyền tin) và tỷ số lỗi thông tin (là tỷ số
giữa số bít lỗi và tổng số bít thông tin truyền đi trong thời gian quan trắc, yêu cầu gói
tin nhỏ để khi lỗi bít hay mất gói thì lượng thông tin mất đi là nhỏ).
Chuyển mạch Burst quang. Đây là một công nghệ chuyển mạch mới đã kết hợp
các ưu điểm của cả chuyển mạch kênh và gói quang, thực hiện kết hợp một số gói tin
tạo thành Burst với một gói mang thông tin điều khiển nên giảm lượng thông tin điều
khiển mà không làm kích thước gói tin tăng lên. Do được truyền trên mạng quang nên
khoảng thời gian truyền một Burstphải nhỏ để không gây trễ tới các Burst khác. Hiện
tại chuyển mạch Burst quang đang là sự lựa chọn phù hợp nhất cho mạng internet tốc

độ cao, để cung cấp các dịch vụ băng thông rộng, đa phương tiện đồng thời với chất
lượng dịch vụ cao, phục vụ theo yêu cầu của khách hàng. Tuy nhiên để phát triển công
nghệ này phổ biến còn gặp rất nhiều khó khăn, và phụ thuộc vào nhiều yếu tố khách
quan khác như sự phát triển của công nghệ bộ nhớ truy nhập quang, công nghệ quang
lượng tử …
1.1.2.2 Nguyên tắc chung của chuyển mạch quang
Nguyên tắc chung của chuyển mạch quang là thực hiện chuyển mạch thông tin
dữ liệu trong miền quang (tại lớp quang) mà không còn cần phải chuyển đổi thông tin
dữ liệu sang miền điện như các node chuyển mạch điện trước đây, bằng cách tạo ra các
kênh quang (kênh bước sóng hay khe thời gian) để truyền tải thông tin dữ liệu.
Ngoài ra, cũng giống như chuyển mạch nói chung, chuyển mạch quang cũng
thực hiện lưu đệm và chuyển tiếp thông tin tải trọng giữa nguồn và đích. Nhưng có
một điểm khác biệt giữa chuyển mạch quang và chuyển mạch điện tử là: Trong chuyển
mạch quang dữ liệu được "làm trễ" (DR – Delayed reservation) trước khi được chuyển
tiếp tới node tiếp theo trên đường đi tới đích, chứ không phải thực hiện đệm tại các
node trung gian như trong chuyển mạch điện.
Trong chuyển mạch quang, tại các node chuyển mạch các thông tin điều khiển
được tách riêng biến đổi quang điện, và xử lý để lấy thông tin định tuyến, còn thông
tin tải trọng được lưu trong các bộ đệm quang hay các đường dây trễ quang (ODLs –
Optical delay lines) để đợi chuyển mạch tới đầu ra thích hợp trên hướng đi tới đích.
Trần Kim Ngân – D08VT2
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
Như vậy trong chuyển mạch quang đã bỏ đi hẳn quá trình chuyển đổi O/E/O làm giảm
đáng kể trễ xử lý tại các node chuyển mạch.
Dưới đây là mô hình của một node chuyển mạch quang.
Hình 1.1 Mô hình của một node chuyển mạch quang
Một node chuyển mạch quang bao gồm 4 phần chính:
1. Burst giao diện đầu vào: Thu, đệm tín hiệu quang để chuẩn bị đưa vào trường
chuyển mạch thực hiện chuyển mạch tới đầu ra, và tách thông tin điều khiển

đưa lên Burst điều khiển chuyển mạch.
2. Burst điều khiển chuyển mạch: Burst này thực hiện nhận các thông tin từ
module đầu vào và phân tích thông tin điều khiển và thực hiện điều khiển
Burst chuyển mạch. Sau khi phân tích xong thông tin điều khiển, nó có chức
năng cấu tạo lại phần thông tin điều khiển để đưa tới module đầu ra.
3. Burst chuyển mạch quang: Đây là thành phần chính trong mỗi node chuyển
mạch quang thực hiện chức năng chuyển mạch thông tin từ đầu vào tới đầu ra
theo yêu cầu.
4. Burst giao diện ra: thực hiện đệm đầu ra và ghép thông tin tải trọng và thông
tin điều khiển mới, biến đổi thành tín hiệu phù hợp với đường truyền và đưa
lên đường truyền dẫn.
Các đơn vị thông tin truyền tải khi đến node chuyển mạch nó được đưa qua một
bộ phân kênh (DEMUX) để tách phần tải trọng đưa vào bộ đệm quang (đường dây
trễ), và thông tin điều khiển đưa vào module đầu vào của Burst điều khiển chuyển
mạch để chuẩn bị xử lý lấy thông tin định tuyến, để điều khiển Burst chuyển mạch.
Thực hiện chuyển mạch thông tin dữ liệu tới đầu ra phù hợp, rồi qua bộ ghép thông tin
điều khiển (MUX) và được đưa lên đường truyền quang tới node tiếp theo trên đường
đi từ nguồn tới đích.
1.1.2.3 Phân loại chuyển mạch quang
1.1.2.3.1 Chuyển mạch kênh quang
Trần Kim Ngân – D08VT2
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
Trong chuyển mạch kênh quang, một kênh quang được thiết lập trước khi truyền
tin bởi một bản tin thiết lập, và được giải phóng bởi một bản tin giải phóng được gửi đi
sau khi cuộc nối kết thúc. Đơn vị dữ liệu trong chuyển mạch kênh thường là bản tin.
Chuyển mạch kênh quang hoạt động theo phương pháp định tuyến bước sóng.
Trong mạng chuyển mạch kênh quang, việc định tuyến bước sóng một kênh bước sóng
sẽ được thiết lập từ điểm đầu tới điểm cuối trước khi truyền tin và kênh đó sẽ bị chiếm
dụng trong suốt thời gian diễn ra cuộc nối.

Để thiết lập một cuộc nối trong mạng chuyển mạch kênh bao gồm 3 pha (thiết
lập kết nối, truyền tin, giải phóng kết nối). Sau đây là mô hình thiết lập một kết nối đối
với giao thức không yêu cầu bản tin xác nhận kết thúc phiên truyền tin.
Hình 1.2 Mô tả quá trình kết nối trong mạng chuyển mạch kênh quang
1.1.2.3.2 Chuyển mạch gói quang
Ở mạng chuyển mạch gói thông tin cần truyền được cắt nhỏ thành các Burst có
kích thước cố định hay thay đổi, và được cấu trúc thành gói tin bao gồm thông tin tải
trọng (là thông tin dữ liệu người dùng cần truyền, trao đổi) và phần thông tin điều
khiển mạng (thông tin điều khiển Header) để gửi qua mạng tới đích. Tại phía thu phải
thực hiện phục hồi bản tin từ các gói tin thu được. Trong mạng chuyển mạch gói các
kết nối chỉ được thiết lập khi truyền gói tin, sau khi truyền song gói tin thì kết nối đó
được giải phóng và các tài nguyên mạng đã phục vụ kết nối này lại được cung cấp
phục vụ cho các kết nối khác, vì vậy mà kết nối chỉ được thiết lập khi thực sự có thông
tin cần truyền. Đây là điểm khác biệt so với chuyển mạch kênh.Trong mạng chuyển
mạch gói đã khắc phục được nhược điểm của mạng chuyển mạch kênh đó là sử dụng
tài nguyên mạng một cách mềm dẻo và đạt hiệu quả cao.
Trong mạng chuyển mạch gói quang,các dữ liệu được truyền dẫn quang hoàn toàn
từ node nguồn đến node đích. Chính điều này đã làm giảm đáng kể thời gian trễ xử lý
như ở các mạng chuyển mạch gói sử dụng chuyển mạch điện tử do không phải thực hiện
biến đổi O-E-O tại các node trung gian.
Trần Kim Ngân – D08VT2
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
Tuỳ theo kỹ thuật chuyển mạch được áp dụng mà ta có các kiểu thiết lập kết nối
khác nhau: Như định tuyến độc lập (tức là, mỗi gói tin được định tuyến trên những
đường đi khác nhau tối ưu tại thời điểm đó), định tuyến phụ thuộc (là phương pháp
định tuyến mà trong đó các gói tin cùng đi trên một đường đi) hay định tuyến ngẫu
nhiên (là gói tin được gửi đi liên tục trên mạng và ngẫu nhiên đến đích). Ở mạng
chuyển mạch gói, các gói tin có thể đi trên các con đường khác nhau, là con đường tối
ưu nhất tại thời điểm đó, khi con đường tối ưu nhất bị lỗi thì mạng có khả năng định

tuyến lại.
Hình 1.3 Mô hình mạng chuyển mạch gói.
Một nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch gói đó là "lưu đệm" và “chuyển tiếp”,
tức là một gói tin chỉ được gửi đi khi đã nhận được hoàn toàn đầy đủ tại node nguồn
hay các node trung gian. Chính đặc điểm này đã khiến các gói tin bị trễ tương ứng với
độ dài của mỗi gói tại các node trung gian. Để giảm trễ thì người ta có thể tiến hành sử
dụng các giao thức khác như: Giao thức không kiểm tra lỗi tại node trung gian (trong
mạng sử dụng công nghệ ATM), giao thức không cần bản tin xác nhận, hay có thể
thực hiện ước lượng thống kê kích thước gói để gửi đi trước thiết lập băng thông và
cấu hình chuyển mạch v v
Tuy nhiên chuyển mạch gói vẫn không phải là một phương pháp hoàn hảo có thể
đáp ứng mọi nhu cầu trong tương lai, nó vẫn tồn tại các hạn chế khó khắc phục như:
Khi tốc độ đường truyền lên cao thì thời gian truyền dẫn trở nên không đáng kể. Vì
vậy, nếu kích thước gói nhỏ thì thời gian định tuyến trở nên lớn hơn thời gian truyền
thông tin rất nhiều, hay có thể xảy ra tranh chấp gây tắc nghẽn mạng do quá nhiều
thông tin điều khiển phải xử lý Vì vậy cần phải phát triển một công nghệ chuyển
mạch khác khắc phục được các nhược điểm này, phù hợp hơn với các mạng hiện tại có
dung lượng lớn tốc độ truyền dẫn cao. Chuyển mạch Burst quang là một trong những
công nghệ chuyển mạch đáp ứng được các yêu cầu đó.
1.1.2.3.3 Chuyển mạch Burst quang
Trần Kim Ngân – D08VT2
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
Chuyển mạch Burst quang ra đời là sự kết hợp các ưu điểm của cả chuyển mạch
gói quang và chuyển mạch kênh quang. Nó được thiết kế để cân bằng giữa các ưu và
nhược điểm của cả hai loại chuyển mạch này, thực hiện truyền thông tin dưới dạng các
Burst quang. Đặc biệt hơn là nó không yêu cầu đệm các Burst quang tại các node trung
gian (thực hiện truyền dẫn qua mạng truyền tải quang một cách trong suốt).
Hình 1.4 Mô hình mạng chuyển mạch Burst quang
Trong mạng chuyển mạch Burst quang các thông tin cần truyền được cấu trúc vào

thành các Burst, bao gồm một gói điều khiển được gửi đi trước để đăng ký sử dụng tài
nguyên mạng và phần thông tin tải trọng bao gồm nhiều gói tin IP hay tế bào ATM hay
Frame ralay thậm trí là dữ liệu HDTV đã được cấu trúc thành một Burst đi theo sau gói
điều khiển đã được gửi đi.
Các node mạng trong mạng chuyển mạch Burst quang được phân thành hai loại:
node lõi và node biên.
Node lõi: Là node chỉ có chức năng thu nhận và chuyển tiếp các Burst đến tới các
node tiếp theo trên đường đi trong mạng. Tuỳ theo các phương thức điều khiển được sử
dụng trong mạng mà node lõi có thể có bộ đệm hay không. Chức năng chính của node
này chỉ đơn thuần thực hiện cung cấp kết nối để chuyển tiếp Burst tới node tiếp theo mà
không có chức năng cấu thành hay phân mảnhBurst.
Node biên: Ngoài chức năng của một node lõi nó còn phải có chức năng cấu tạo
(thành lập) và phân mảnh các Burst thông tin, là nơi kết cuối hay bắt đầu của các Burst.
Đây là node có cả giao diện tín hiệu quang với các mạng quang và mạng chuyển mạch
Burst và giao diện tín hiệu điện với các mạng chuyển mạch gói điện hay các mạng truy
nhập. Chức năng chính của node này là thu thập thông tin để cấu tạo các Burst và phân
mảnh các Burst ra thành các dạng thông tin ban đầu(gói hay bản tin) phân bổ chúng tới
các mạng truy nhập.
Trần Kim Ngân – D08VT2
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
Ở mạng chuyển mạch Burst quang mỗi Burst chỉ có một gói mang thông tin điều
khiển (gói điều khiển) nên đã giảm được đáng kể lượng thông tin điêu khiển tăng hiệu
suất truyền tin. Đồng thời trong mỗi Burst được cấu tạo từ nhiều gói nên cũng không
chiếm dụng kênh trong thời gian dài hay gây trễ quá lớn tới các Burst khác. Ở mạng
chuyển mạch Burst có thể tiến hành phát Burst trong khi vẫn còn đang thu phần sau của
Burst đó nên giảm hiện tượng trễ do một Burst chiến dụng kênh quá lâu gây ảnh hưởng
tới các Burst khác, nên tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên đồng thời tăng được chất lượng
dịch vụ.
Chuyển mạch Burst quang có một số đặc trưng sau đây:

1. Kích thước đơn vị truyền dẫn của chuyển mạch Burst nhỏ hơn kích thước đơn vị
truyền dẫn của chuyển mạch kênh và lớn hơn đơn vị truyền dẫn của chuyển mạch gói quang.
2. Có sự ngăn cách giữa điều khiển và dữ liệu: Thông tin điều khiển của chuyển
mạch Burst được truyền trên một bước sóng riêng (báo hiệu ngoài băng), và không được
truyền đi cùng với Burst như ở chuyển mạch gói mà nó được truyền đi trước.
3. Sử dụng đăng ký trước: Trước khi truyền Burst thì nó gửi đi một gói điều khiển
để đăng ký tài nguyên và cấu hình trường chuyển mạch. Node nguồn không yêu cầu thu
nhận thông tin xác nhận từ node đích gửi về trước khi truyền tin tới node đích.
4. Kích thước Burst có thể thay đổi. Từ kích thước Burst nhỏ nhất tới kích thước
Burst lớn nhất. Đặc biệt có thể phát Burst bổ sung.
5. Không sử dụng bộ đệm: Các node trung gian trong mạng chuyển mạch Burst
quang không thực hiện đệm tín hiệu. Các Burst được truyền thẳng qua các node trung
gian tới node đích.
6. Đặc biệt trong chuyển mạch Burst quang có thể ứng dụng kỹ thuật ước lượng
thống kê kích thước Burst để gửi đi trước trong gói điều khiển, giảm thời gian trễ
Burst tại các node nguồn.
Mặt khác chuyển mạch Burst quang có tốc độ cao và cho phép đồng thời truyền
dẫn nhiều loại lưu lượng khác nhau (IP, ATM, Frame relay hay HDTV ) nên có thể
đáp ứng được các dịch vụ mới yêu cầu chất lượng cao băng thông rộng trong tương
lai. Hiện nay chuyển mạch Burst quang đang là một giải pháp phù hợp nhất cho mạng
internet tốc độ cao và cung cấp các dịch vụ đa phương tiện. Tuy nhiên vấn đề ứng
dụng chuyển mạch Burst quang vào mạng viễn thông hiện nay vẫn đang gặp nhiều khó
khăn, do công nghệ bộ nhớ truy nhập quang chưa phát triển, chất lượng các thiết bị
quang lượng tử chưa được chính xác,…đang là vấn đề lớn nhất cần giải quyết.
1.2 KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH BURST QUANG
1.2.1 Cấu trúc và hoạt động của mạng chuyển mạch Burst quang
1.2.1.1 Cấu trúc mạng chuyển mạch Burst quang
Mạng chuyển mạch Burst quang được cấu trúc như hình vẽ dưới đây.
Trong mạng chuyển mạch OBS, ngõ vào của các node mạng biên luôn là nơi tổng
hợp và ghép các luồng lưu khách thành các Burst quang. Lưu lượng truy cập vào hệ

thống của khách có thể được phân chia thành các loại khác nhau như các gói IP, mạng tế
Trần Kim Ngân – D08VT2
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
bào ATM, các khung Ethernet hoặc các loại không đồng nhất lưu lượng. Các cụm Burst
được lắp ráp sau đó được vận chuyển vào node mạng lõi OBS và chúng lại được tách
thành các Burst quang (xem hình 3.1). Thông thường một kênh bước sóng sẽ được chọn
để phục vụ riêng cho mục đích gửi gói tin điều khiển. Các gói tin điều khiển đều có
chiều dài như nhau mặc dù độ dài của mỗi Burst dữ liệu có thể khác nhau.
Hình 1.5 Cấu trúc mạng chuyển mạch Burst quang OBS
1.2.1.2 Cấu trúc node trong mạng chuyển mạch Burst quang
Mạng chuyển mạch Burst quang được cấu trúc bao gồm hai loại node mạng
(node lõi, node biên) và các tuyến truyền dẫn quang.
1.2.1.2.1 Cấu trúc node lõi
Do chức năng chính của node lõi là chuyển mạch các Burst đến tới đầu ra theo
yêu cầu để tới node tiếp theo nên nó được cấu trúc bao gồm Burst chuyển mạch, Burst
điều khiển chuyển mạch và các giao diện đầu vào/ra. Tuỳ theo cấu trúc có thể có thêm
bộ đệm quang.
Node lõi trong mạng chuyển mạch Burst quang được cấu trúc như hình.
Trần Kim Ngân – D08VT2
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
Hình 1.6 a Cấu trúc node lõi trong mạng chuyển mạch Burst quang
Một node lõi trong mạng OBS được cấu trúc bao gồm Burst chuyển mạch, Burst
điều khiển chuyển mạch, bộ đệm quang đầu vào và các Burst giao diện đường truyền
dẫn(MUX, DEMUX, IM, OM).
Trong đó Burst chuyển mạch quang, mang ý nghĩa chủ chốt nó quyết định dung
lượng chuyển mạch của cả node chuyển mạch. Burst chuyển mạch bao gồm Burst
chuyển mạch không gian không tắc nghẽn và bộ chuyển đổi bước sóng cho phép
chuyển mạch các Burst dữ liệu từ bất cứ đầu vào nào tới đầu ra theo yêu cầu đảm bảo

không bị chồng lấn lên các Burst dữ liệu khác.
Burst điều khiển chuyển mạch, có nhiệm vụ thu nhận và phân tích gói điều khiển
để đưa ra các thông tin điều khiển, và điều khiển Burst chuyển mạch thực hiện chuyển
mạch các Burst một cách chính xác. Công việc chính của Burst này là thực hiện phân
tích gói tin tiêu đề Burst (BHP: BurstHeader Packet) rồi so sánh với bảng tìm kiểm
định tuyến để tìm liên kết đầu ra cho các Burst, sắp xếp các kênh đầu ra và phục hồi
BHP đưa tới đầu ra phát tới node tiếp theo.
Burst đệm đầu vào, được cấu tạo từ các đường dây trễ quang hay bộ nhớ truy nhập
quang nhằm làm trễ các Burst dữ liệu tới cho phép Burst điều khiển chuyển mạch có đủ
thời gian để xử lý và đưa ra các thông tin điều khiển, Burst này trong khi thực hiện có thể
có hay không tuỳ vào phương thức điều khiển được sử dụng trong mạng OBS.
Các Burst giao diện đầu vào và đầu ra, thực hiện thu nhận các Burst và biến đổi tín
hiệu thu thành dạng tín hiệu phù hợp với các đầu vào tương ứng. IM( Input module)thực
hiện thu BHP và biến đổi chúng sang tín hiệu điện, còn OM(Output Module) thì thực hiện
các công việc ngược lại với IM. DMUX tách kênh Burst đầu vào, tách gói điều khiển đưa
tới Burst giao điện đầu vào và tải trọng đưa tới bộ đệm quang.
Cụ thể hơn, các Burst trong mạng OBS sẽ được truyền trên các đường dữ liệu từ
các node biên đích cho tới node biên nguồn và được xử lý gói tin điều khiển tại SCU
(Switching Control Unit) như hình dưới:
Trần Kim Ngân – D08VT2
10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
Hình 1.6 b Cấu trúc của nút lõi trong mạng OBS
Trong trường hợp xảy ra tranh chấp, nghĩa là có 2 hay nhiều Burst quang cùng
được chuyển ra trên cùng một cổng ra tại một node mạng quang, đơn vị điều khiển
chuyển mạch sẽ phải lựa chọn việc sủ dụng làm chậm các Burst quang đi ra khỏi nút
bằng đường dây trễ quang hay sử dụng chuyển đổi bước sóng để giải quyết tranh chấp.
Nếu như vậy, bước sóng của Burst quang sẽ được thay đổi đến một bước sóng tự do
khác để ra khỏi node hoặc Burst có thể được gửi đến đường dây trễ quang ODL, khi
đó các Burst quang có thể được truyền đến đầu ra của node khi bước sóng tại cổng ra

sẵn sàng (hình 1.5 a).
1.2.1.2.2 Cấu trúc node biên
Như đã nói ở trên node biên do có giao tiếp cả với node lõi và các mạng truy
nhập khác nên ngoài chức năng như node lõi, nó còn phải có chức năng cấu tạo và
phân mảnh các Burst. Đồng thời được trang bị thêm một bộ định tuyến biên để định
tuyến các gói tin sau khi phân mảnh tới đúng đích yêu cầu.
Các node biên phục vụ một số người sử dụng, mỗi người sử dụng được kết nối
tới node biên thông qua một kết nối cáp sợi quang hỗ trợ nhiều bước sóng. Mỗi một
bước sóng tương ứng với một tiến trình Burst đến riêng biệt (Burst arrival process) là
một hàm xác suất mô tả tiến trình lưu lượng tới node. Và chúng ta giả sử rằng quá
trình Burst đến là quá trình poison, mặc dù nó không phù hợp với lưu lượng diện rộng
và cũng không giống với tiến trình Burst đến trong mạng quang trong tương lai.
Node biên còn được cấu trúc thêm một bộ định tuyến biên có trường chuyển mạch
là chuyển mạch gói điện tử và các bộ đệm gói để đệm thông tin từ và đi tới các người sử
dụng trong các mạng truy nhập kết nối trực tiếp với node OBS. Chú ý rằng thông tin ở
node biên được đệm trong miền điện nên được thực hiện dễ dàng.
Bộ định tuyến biên có nhiệm vụ định tuyến các gói tin người dùng tới đúng địa
chỉ thiết bị đầu cuối của người dùng, đồng thời thu nhận thông tin và thực hiện phân
Trần Kim Ngân – D08VT2
11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
bổ chúng vào đúng hàng đợi phát theo chuyển tiếpđích để được cấu trúc thành các
Burst phát đi.
Các node biên trong mạng chuyển mạch Burst quang có thể được cấu trúc theo
hai cách sau: có bộ chuyển đổi bước sóng hay không có bộ chuyển đổi bước sóng.
Hình 2.3 dưới đây mô tả một node OBS biên.
Node biên không có bộ chuyển đổi bước sóng: Trong trường hợp này một
Burst trên một bước sóng đầu vào chỉ có thể được chuyển mạch tới bước sóng đó trên
một cổng đầu ra, và việc sử dụng các Burst đến trên các bước sóng khác nhau không
làm ảnh hưởng lẫn nhau. Do đó, mỗi node biên có thể được phân chia thành W hệ

thống con, sử dụng cho từng bước sóng Burst. Trong đó mỗi hệ thống con w (với w =
1,2, ,W) là một Burst chuyển mạch PxP phục vụ N người sử dụng, nhưng mỗi cổng
đầu vào và một cổng đầu ra chỉ có một bước sóng riêng, tương ứng với w bước sóng
của node chuyển mạch biên nguồn. Do đó, mỗi một hệ thống con sẽ có N tiến trình
Burst đến riêng biệt.
Khi có một Burst đến trên một bước sóng đầu vào, tương ứng với Burst đó là một
gói điều khiển tới thiết lập cổng đầu ra cho Burst, nếu tại cổng đầu ra yêu cầu mà bước
sóng tương ứng với bước sóng đầu vào còn rỗi thì Burst sẽ được phục vụ ngay lập tức,
nếu không còn rỗi (đang phục vụ truyền dẫn Burst khác) thì Burst sẽ bị loại bỏ hay
được làm trễ trong các đường dây trễ (nếu có) và sau một khoảng thời gian ngẫu nhiên
sẽ tiến hành truyền lại gói điều khiển và nếu lần này vẫn thất bại thì nó lại tiếp tục
được làm trễ cho tới khi thực hiện truyền dẫn thành công Burst đó thì thôi. Khoảng
thời gian trễ của các Burst là không xác định, và được phân bố theo hàm mũ.
Trần Kim Ngân – D08VT2
12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
Hình 1.7 Cấu trúc node biên trong mạng chuyển mạch Burst quang
Node biên có bộ chuyển đổi bước sóng: Trong trường hợp này thì khi một
Burst đến trên cổng đầu vào tương ứng với một gói điều khiển tới thiết lập cho cổng
đầu ra i của trường chuyển mạch được chấp nhận nhanh nhất trên một bước sóng nào
còn rỗi trên cổng đầu ra đó. Nếu không, gói điều khiển đó bị loại bỏ, và Burst phải trễ
một khoảng thời gian trước khi gói điều khiển được truyền lại. Rõ ràng, sự phân chia
một node chuyển mạch biên thành các hệ thống con tương ứng với mỗi bước sóng là
không thể thực hiện được nữa. Vì vậy Burst người sử dụng đến trên những bước sóng
khác nhau có thể gây ảnh hưởng lên các Burst của những người sử dụng khác.
Ở các node biên của mạng OBS, lưu lượng khách lần đầu tiên được ghép thành
các cụm lớn hơn được gọi là Burst bằng các sử dụng time-based or a length-based
hoặc thuật toán lai ghép time-length.Tại mỗi node mạng biên, một hàng đợi ảo riêng
biệt (hàng đợi cho việc ghép Burst) được duy trì cho mỗi cổng đầu ra (đích của node
biên) hoặc cho mô lớp chuyển mạch tương đương (FEC).Các hàng đợi sẽ giữ gói dữ

liệu qua quá trình ghép Burst như thể hiện trong hình 1.8. Dựa vào các mức ưu tiên
của các Burst để đặt thời gian truyền gói tới đầu ra của node.
Sau khi Burst đã được tổng hợp, gói điều khiển dữ liệu sẽ được tạo ra và gửi
trên kênh điều khiển. Các Burst được ghép lại và lưu trong các bộ nhớ đệm điện tử
trước khi truyền (xem hình 1.8). Các thống số về thời gian cũng như độ dài bước sóng
của Burst sẽ được gửi đi và được thực hiện bởi các đơn vị lập lịch kênh truyền.
Hình 1.8 Ghép Burst và lập lịch kênh truyền tại node biên trong mạng OBS
Các tuyến truyền dẫn, Trên các đường truyền dẫn quang có thể thực hiện truyền
một bước sóng hay nhiều bước sóng nhờ công nghệ WDM và DWDM, các kênh bước
sóng sẽ được giải phóng ngay sau khi truyền song Burst để phục vụ cho các kết nối khác.
Trong mạng chuyển mạch Burst quang thì trước khi Burst được truyền đi nó phải đăng ký
bước sóng sử dụng và bước sóng đó được giải phóng ngay sau khi Burst truyền qua nên
Trần Kim Ngân – D08VT2
13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
các Burst từ các nguồn và đích khác nhau có thể sử dụng cùng một bước sóng theo kiểu
ghép kênh thống kê theo thời gian.
Trong phương pháp này, sự trả giá cho việc phức tạp trong cấu trúc của node
chuyển mạch là làm giảm xác suất loại bỏ Burst hay việc phải trễ Burst. Tuy nhiên,
phương pháp này không loại bỏ được hoàn toàn việc các Burst bị loại bỏ hay phải trễ
tại các node trung gian.
1.2.1.3 Hoạt động của mạng chuyển mạch OBS
Trong mạng chuyển mạch Burst quang, khi có một Burst cần truyền đi thì trước
tiên một gói điều khiển sẽ được gửi đi, sau đó Burst dữ liệu cũng được gửi đi sau một
khoảng thời trễ, mà không cần nhận được bản tin xác nhận thiết lập kết nối (đối với
giao thức TAG) đây được gọi là phương pháp đăng ký một chiều hoặc đợi nhận bản
tin xác nhận (với giao thức TAW) đây là phương thức đăng ký hai chiều có xác nhận.
Đặc điểm chính của chuyển mạch Burst quang là để chuyển thành công một
Burst có độ dài từ 1 tới vài gói mà chỉ sử dụng một gói điều khiển, kết quả là phần
mào đầu điều khiển trên một đơn vị dữ liệu nhỏ hơn làm tăng được hiệu quả truyền tin.

Chuyển mạch Burst quang thường sử dụng báo hiệu ngoài băng, tức là gói điều khiển
được truyền đi trên một kênh bước sóng riêng biệt, như vậy gói điều khiển và Burst dữ
liệu kết hợp với nhau không chặt chẽ tại một thời điểm. Tức là chúng bị phân chia tại
node OBS nguồn bởi thời gian trễ (offset time) có giá trị lớn bằng tổng thời gian xử lý
gói điều khiển tại các node trung gian trên đường truyền dẫn.để đảm bảo Burst dữ liệu
không cần phải đệm tại bất kỳ node trung gian nào, mà được truyền dẫn trong suốt từ
node OBS nguồn tới node OBS đích.
Ngoài ra, có một cách khác mà giao thức OBS có thể không sử dụng thời gian trễ
tại node nguồn, nhưng ngược lại, nó yêu cầu Burst dữ liệu tại mỗi node trung gian phải
trễ đi một khoảng thời gian cố định không nhỏ hơn thời gian nhỏ nhất cần thiết để xử
lý một gói điều khiển và thời gian cấu hình chuyển mạch tại node trung gian. Nhờ đó
mà Burst chuyển mạch có đủ thời gian để phân tích thông tin định tuyến trong gói điều
khiển và thực hiện chuyển mạch Burst dữ liệu.
Để hỗ trợ IP qua WDM trong OBS, chúng ta phải khởi động phần mềm IP cùng
với các phần mềm điều khiển khác như một bộ phận của giao diện giữa lớp mạng và
lớp WDM trong chuyển mạch quang. Trong WDM, một bước sóng điều khiển riêng
được sử dụng để truyền gói điều khiển. Để gửi dữ liệu, thông qua địa chỉ IP đích thiết
lập một gói điều khiển và được định tuyến từ node nguồn tới node đích dựa trên địa
chỉ IP nó mang theo để thiết lập một kết nối bằng cách thiết lập cấu hình chuyển mạch
toàn quang trên đường truyền dẫn. Khi đó một Burst sẽ được phát đi mà không cần
truy nhập địa chỉ IP tại bất cứ node trung gian nào, vì vậy giảm độ phức tạp cũng như
xử lý tại lớp IP.
Trong OBS, bước sóng của một liên kết mà Burst sử dụng sẽ bị giải phóng ngay
sau khi Burst đi qua liên kết đó, đồng thời tự động đăng ký hay giải phóng băng thông
Trần Kim Ngân – D08VT2
14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
đã đăng ký. Điều này có nghĩa là các Burst từ các nguồn khác nhau tới các đích khác
nhau có thể cùng tận dụng một cách hiệu quả độ rộng băng của cùng một bước sóng trên
một liên kết theo kiểu ghép kênh thống kê phân chia theo thời gian. Trong trường hợp

gói điều khiển đăng ký bước sóng tại một node trung gian sai, Burst sẽ không được định
tuyến, và nó sẽ bị mất. Không phải tất cả các giao thức OBS đều giống nhau, một số
giao tức OBS hỗ trợ cho truyền dẫn một cách tin cậy (giao thức TAW), khi có một bản
tin không xác nhận được gửi trở về node nguồn, thì sau đó gói điều khiển và Burst sẽ
được gửi lại.
Chuyển mạch Burst quang có một số đặc điểm sau đây:
 Tính chất hạt (granularity), kích cỡ đơn vị thông tin truyền dẫn trong OBS
nằm giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.
 Sự phân chia thông tin điều khiển và dữ liệu, Thông tin điều khiển được
truyền trên một bước sóng hay một kênh riêng biệt đối với Burst.
 Sự đăng ký một chiều, Các nguồn được chỉ định sử dụng đăng ký một chiều.
Do đó một node nguồn không cần đợi đến khi nhận được bản tin xác nhận gửi
về từ node đích trước khi nó bắt đầu truyền Burst.
 Độ dài các Burst khác nhau, Kích thước các Burst là khác nhau tuỳ theo
lượng thông tin trong các hàng đợi phát tại thời điểm cấu trúc Burst. Nằm
trong khoảng từ kích thước Burst nhỏ nhất tới kích thước Burst lớn nhất.
 Không cần đệm quang, Tại các node trung gian trong mạng OBS không cần
sử dụng các bộ đệm để đệm thông tin dữ liệu.
 Thực hiện truyền trong suốt dữ liệu người dùng, Thông tin người dùng
được đệm trong miền điện tại node OBS nguồn mà không cần đệm tại bất cứ
node OBS trung gian nào.
Đặc biệt, đơn vị truyền dẫn của mạng OBS là Burst, 1 Burst bao gồm một số gói
IP, hay một chuỗi các tế bào ATM, hay các khung HDTV hay một chuỗi các bit ban
đầu, thậm chí có thể là nhiều loại thông tin người dùng khác nhau.
1.2.2 Các phương thức điều khiển
Một nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch gói đó là "lưu đệm" và chuyển tiếp, tức
là một gói tin chỉ được gửi đi khi đã thu được hoàn toàn đầy đủ tại node nguồn hay các
node trung gian. Chính đặc điểm này đã khiến các gói tin bị trễ tương ứng với độ dài
của mỗi gói tại các node trung gian. Để giảm trễ thì người ta có thể tiến hành sử dụng
các giao thức khác như: Giao thức không kiểm tra lỗi tại node trung gian (trong mạng

sử dụng công nghệ ATM), giao thức không cần bản tin xác nhận, hay có thể thực hiện
ước lượng thống kê kích thước gói để gửi đi trước thiết lập băng thông và cấu hình
chuyển mạch v v
Phương thức điều khiển theo kiểu TAG (Tell-And-Go)
Ở phương thức này để thực hiện truyền dẫn một Burst, thì một gói tin điều khiển
sẽ được gửi đi trước để thực hiện đăng ký bước sóng và cấu trúc trường chuyển mạch.
Sau đó, Burst sẽ được gửi đi ngay sau đó mà không cần phải đợi bản tin xác nhận kết
Trần Kim Ngân – D08VT2
15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
nối ACK từ phía đích gửi về. Do đó mà thời gian trễ của các Burst là rất nhỏ có thể
bằng 0. Sau khi Burst được gửi đi hoàn toàn sẽ có một bản tin thông báo để giải phóng
kết nối.
Nếu sự thiết lập mà không thành công thì Burst sẽ bị mất tại một node trung gian
nào đó không còn tồn tại bước sóng Burst rỗi. Vì vậy cần phải được sử dụng cùng với
các giao thức đảm bảo độ tin cậy cao (JET chẳng hạn).
Trong phương thức này các Burst cần phải được đệm tại mỗi node trung gian để
node có đủ thời gian xử lý và cấu hình chuyển mạch, chính điều này đã gây trễ cho các
Burst tại các node trung gian, và yêu cầu các node trung gian phải có bộ đệm quang
hay các đường dây trễ
Hình 1.9 Mô tả quá trình đăng ký tài nguyên theo phương thức TAG
Phương thức điều khiển theo kiểu TAW (Tell-And-Wait)
Khác với phương thức điều khiển theo kiểu TAG. Một Burst sẽ chỉ được phát lên
mạng bởi một node OBS đầu vào khi chắc chắn có một đường quang ảo đã được thiết
lập thông qua mạng tới node đầu ra. Đường quang ảo được định nghĩa là một sự liên
kết các bước sóng theo một trật tự xác định, từng kết nối liên tiếp nhau trong khoảng
thời gian thiết lập cho trước. Chính vì đặc điểm này mà ta thấy phương thức điều khiển
TAW phù hợp cho mô hình chuyển mạch kênh truyền thống hơn là mô hình chuyển
mạch Burst.
Trần Kim Ngân – D08VT2

16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Kỹ thuật chuyển mạch BURST quang
Hình 1.10 Mô tả quá trình đăng ký tài nguyên theo phương thức TAW
Khi mà một node biên nguồn có một Burst cần phát đi thì nó thực hiện gửi đi
trên bước sóng điều khiển một bản tin điều khiển thiết lập tới node biên đích, bản tin
này nhằm để đăng ký trước một bước sóng Burst trên mỗi liên kết dọc theo đường đi
từ node biên nguồn tới node biên đích. Tại các node trung gian sau khi thu bản tin điều
khiển thì Burst điều khiển thực hiện đăng ký một bước sóng Burst còn rỗi được định
tuyến tới đầu ra. Và sau khi Burst được truyền qua từng kết nối sẽ có một bản tin giải
phóng kết nối được gửi đi để giải phóng bước sóng đã đăng ký tại kết nối đó.
Nếu quá trình thiết lập là không thành công tại một node OBS trung gian nào đó
thì ngay lập tức sẽ có một bản tin thông báo không thành công được gửi về từ node
cuối cùng cấu hình thành công trường chuyển mạch và Burst sẽ không được phát đi.
Nếu không thì bản tin thông báo sẽ bị trễ đi một khoảng thời gian nào đó tại node biên
đích trước khi gửi về node biên nguồn.
Điểm đặc biệt của phương thức này là thực hiện thiết lập toàn bộ tuyến quang
trước khi truyền dẫn Burst. Các Burst mất có thể được khôi phục lại bằng việc sử dụng
giao thức lớp cao hay giao thức lớp kênh quang.
Phương thức điều khiển theo kiểu IBT (In-Band-Terminater)
Trong phương thức điều khiển theo kiểu IBT (Kết cuối trong băng), mỗiBurst
đều có tiêu đề riêng của mình (giống như chuyển mạch gói), vì vậy một bộ phân định
đặc biệt hay bộ kết cuối sẽ chỉ ra điểm kết thúc của Burst. IBT không sử dụng lưu đệm
và chuyển tiếp mà nó sử dụng một đường tắt ảo (virtual cut through). Đặc biệt một
node nguồn hay node trung gian có thể gửi phần trước của Burst trước khi node đó thu
phần cuối Burst. Khi đó độ trễ Burst sẽ ít hơn và kích thước bộ đệm tại một node cần
thiết cũng nhỏ hơn, trừ trường hợp toàn bộ Burst phải đợi tại một node khi không có
bước sóng khả dụng.
Phương thức điều khiển theo kiểu RFD (Reserve-a-Fixed-Duration)
Trần Kim Ngân – D08VT2
17