đề tài nghiên cứu công nghệ chuyển mạch quang

Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông
BÀI TẬP LỚN MÔN KĨ THUẬT VIỄN THÔNG
Đề tài : Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch quang
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Vũ Nam
Hà Ngọc Tân
Mạc Tuấn Anh
Lưu Thúy Hường
Nhóm : 2
Lớp : HCD06CNTT
Hà Nội, tháng 6 năm 2007
LỜI NÓI ĐẦU
Nhân loại ngày nay đang sống trong một thế giới tràn ngập thông tin.
Thông tin từ chỗ là nhu cầu của cuộc sống, đã trải qua thời kỳ là phương tiện,
công cụ làm việc hữu hiệu và nay đã là một nền công nghiệp sản xuất trực tiếp.
Mạng viễn thông đang phát triển theo hướng đa dịch vụ băng rộng nhằm đáp ứng
nhu cầu dịch vụ ngày càng tăng của khách hàng. Và công nghệ chuyển mạch điện
tử đang được sử dụng là chủ yếu. Nhưng những năm gần đây nhờ vào những đặc
tính vượt trội của cáp quang là khả năng truyền thông suốt trên mạng với độ rộng
băng thông hầu như vô hạn thì các tuyến truyền dẫn quang đã phát triển với tốc độ
nhanh chóng, cùng với sự mở rộng các tuyến truyền dẫn này thì một câu hỏi đã
xuất hiện: Có thể dùng các thiết bị quang không những chỉ để truyền tín hiệu mà
còn chuyển mạch các tín hiệu đó hay không? Các kết quả nghiên cứu, thử nghiệm
đã chỉ ra rằng có thể chuyển mạch các tín hiệu băng rộng bằng các thiết bị quang,
quang-điện tử trên cơ sở lợi dụng tính chất sóng của ánh sáng và một công nghệ
chuyển mạch mới ra đời : Chuyển mạch quang.

Trang 2
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
MỤC LỤC 3
DANH MỤC HÌNH VẼ 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 4
CÁC TỪ VIẾT TẮT 5
Chương I: Công nghệ chuyển mạch quang 7
1. Giới thiệu chuyển mạch quang: 7
2. Sự phát triển từ chuyển mạch điện tử sang chuyển mạng quang 8
Chương II: Các công nghệ chuyển mạch quang 12
1. Chuyển mạch quang phân chia theo thời gian 12
2. Chuyển mạch quang phân chia theo bước sóng 13
3. Chuyển mạch quang hình cây phân chia theo không gian 15
Tổng quan về cấu trúc hình cây 15
Chương III: Chuyển mạch ATM quang 19
1. Chuyển mạch ATM quang 19
a. Cấu trúc 1 (thế hệ thứ nhất) 19
b. Cấu trúc 2 (thế hệ thứ hai) 20
2. Kết nối quang 21
3. Chuyển mạch quang tại các nút ATM 22
Chương IV: Ứng dụng chuyển mạch quang vào mạng viễn thông 25
1. Triển khai ứng dụng dựa vào các chức năng của chuyển mạch quang 25
a. Phân hoặc ghép kênh theo thời gian 25
b.Đệm và đồng bộ 25
c. Phân và ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) 26
d. Chuyển mạch không gian 26
2. Sắp xếp các vị trí và vấn đề truyền thông suốt trên mạng 27
a. Kết nối chéo quang 27
28
b. Khả năng truyền thông suốt trên mạng 28
KẾT LUẬN 29
TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

Trang 3

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ tiến hóa của công nghệ chuyển mạch
Hình 2.1: Chuyển mạch phân chia thời gian
Hình 2.2: Chuyển mạch quang T - S - T sử dụng WC-WGR-WC
Hình 2.3: Chuyển mạch phân chia theo bước sóng quảng bá và lựa chọn
Hình 2.4: Chuyển mạch định tuyến bước sóng
Hình 2.5: Chuyển mạch bước sóng
Hình 2.6: Cấu trúc mạngchuyển mạch hình cây tổng quát
Hình 2.7: Cấu trúc mạng chuyển mạch hình cây truyền thống
Hình 2.8: Sự thay đổi độ suy hao theo cấu trúc và dung lượng của mạng
Hình 3.1: Cấu trúc chuyển mạch ATM quang thế hệ thứ nhất
Hình 3.2: Cấu trúc chuyển mạch ATM quang thế hệ thứ hai
Hình 3.3: 1 Kết nối quang nối tiếp điểm-điểm
Hình 3.4: Chuyển mạch ATM T bít dựa trên các hệ thống chuyển mạch truy nhập
điện tử ATM và hạt nhân chuyển mạch quang
Hình 3.5: Sơ đồ khối của hệ thống chuyển mạch ATM quang Tbit/s
Hình 3.6: Lược đồ thử nghiệm của hệ thống chuyển mạch ATM quang sử dụng bộ
nhớ lặp sợi quang
Hình 4.1: Nút kết nối quang để quản lý lưu lượng
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Công thức tính độ suy hao trong các cấu trúc mạng hình cây
Bảng 2.2: Tỷ số tín hiệu/nhiễu SNR của các cấu trúc mạng hình cây

Trang 4
CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Nghĩa tiếng anh Nghĩa tiếng việt
OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang
SP Signaling Point Điểm báo hiệu
STP Signaling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu
PSTN Public Switching

Telecmmunications Network
Mạng chuyển mạch điện thoại
công cộng
SSP Service Switching Points Điểm chuyển mạch dịch vụ
SCP Service Control Points Điểm điều khiển dịch vụ
ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức chuyển giao không
đồng bộ
ISDN Integrated Services Digital
Network
Mạng số liên kết đa dịch vụ
BISDN Broadband Integrated
Services Digital Network
Mạng số liên kết đa dịch vụ băng
rộng
TMN Telecommunications
Management Network
Mạng điều hành viễn thông
PCN Personal Communications
Network
Mạng thông tin cá nhân
IOC
Intergrated Optical Circuit Mạng quang tích hợp
WDM Wavelength Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo bước
sóng
TDM Time Division Multiplexing Phân ghép kênh phân chia theo
thời gian
UNI User Network interface giao diện khách hàng-mạng
FIFO First In First Out Vào trước ra trước

VP Virtual Path Đường dẫn ảo
VC Virtual Channel Kênh ảo
WC Wavelength Converter Bộ chuyển đổi bước sóng

Trang 5

Trang 6

Chương I: Công nghệ chuyển mạch quang
1. Giới thiệu chuyển mạch quang:
Quá trình phát triển nhanh chóng khi triển khai các giao tiếp quang đã dẫn
đến những ý tưởng về việc triển khai thiết bị quang để thực thi các chức năng
chuyển mạch mà từ trước đến nay là điện tử.
Lĩnh vực chuyển mạch quang xuất hiện là kết quả tất yếu của việc phát
triển nhanh chóng mạng quang: do việc thống trị của cáp quang trên mạng trong
tương lai nên tiềm năng thâm nhập sâu hơn vào thị trường của các thiết bị quang là
tất yếu, thêm vào đó công nghệ truyền dẫn điểm-điểm đã chứng tỏ thành công
trong thời gian gần đây. Ở đây, cần phải quan tâm tới các đặc tính đặc biệt của
quang:
• Độ rộng băng hầu như vô hạn trong cáp quang: tần số mang xấp xỉ
200 THz và cửa sổ bước sóng khả dụng, ví dụ như 200 nm, tương ứng với một
nửa tỷ kênh điện thoại hay lớn hơn 300.000 kênh truyền hình có độ nét cao.
• Tương tác yếu giữa các thành phần mang thông tin là các photonic
trong môi trường trong suốt. Đây thực sự là một điều kiện cho việc sử dụng thành
công cáp quang làm trung gian truyền dẫn và điều đó dẫn đến một số kết quả đáng
chú ý sau:
Các mạch quang có thể được đấu chéo mà không bị ngắn mạch nhưng lại bị
xuyên âm. Điều này dẫn tới các ảnh hưởng đáng kể trong việc bố trí các mạch
photonic tích hợp và các kết nối quang.
Khó khăn trong việc "điều khiển ánh sáng bằng ánh sáng".

• Tương tác mạnh giữa ánh sáng và thí dụ các chất bán dẫn về mặt hấp thụ
hay khuếch đại và các thay đổi chiết xuất tại các bước sóng bằng độ rộng bước
lượng tử cộng hưởng.
Cần chú ý rằng sự khác biệt giữa chuyển mạch và truyền dẫn đang trở nên
không rõ ràng, với việc sử dụng các kết nối chéo số và các bộ ghép kênh xen-tách,
lớp truyền dẫn sẽ đảm nhận một số vai trò của lớp chuyển mạch. Do những ưu,
nhược điểm của mình, các hệ thống chuyển mạch quang sẽ là một phần tử cần
thiết được bố trí tại các nút có thông lượng cao của mạng chuyển tải băng rộng
cũng như phục vụ cho các dịch vụ sử dụng độ rộng băng cao.
Một điểm cần phải nhấn mạnh là chuyển mạch photonic không cạnh tranh
hay loại trừ chuyển mạch điện tử truyền thống mà chúng phối hợp, bổ sung cho
nhau nhằm khai thác tốt nhất tiềm năng của mạng.

Trang 7
Chuyển mạch gói quang (OPS-Optical Packet Switching) đã được khẳng
định tính kinh tế sử dụng băng tần rất hiệu quả và khả năng hỗ trợ các dịch vụ
khác nhau. Khi công nghệ chuyển mạch quang cải thiện, chúng ta có thể thực hiện
mạng chuyển mạch quang dựa trên gói, khi đó các gói được chuyển mạch và định
tuyến độc lập qua mạng trong miền quang mà không cần biến đổi sang điện tại
mỗi nút. Như vậy chuyển mạch gói quang cho phép một mức độ cao hơn việc
ghép kênh thống kê trên các liên kết sợi quang và điều khiển chùm lưu lượng tốt
hơn chuyển mạch kênh.
2. Sự phát triển từ chuyển mạch điện tử sang chuyển mạng quang
Nằm trong tiến trình phát triển chung của công nghệ viễn thông, công nghệ
chuyển mạch đã có những tiến bộ vượt bậc. Từ những hệ thống chuyển mạch với
dung lượng hạn chế điều khiển nhân công trong giai đoạn đầu tiên đến những hệ
thống chuyển mạch phức tạp với phương pháp điều khiển hiện đại, kết hợp nhiều
loại hình dịch vụ cho những mục đích sử dụng khác nhau đã chứng minh cho điều
đó.
Trong quá trình phát triển công nghệ chuyển mạch luôn được thừa hưởng

những thành tựu mới nhất về khoa học kỹ thuật của các lĩnh vực có liên quan như
điện tử, tin học, linh kiện, vật liệu mới. Một điều dễ nhận thấy là các thành tựu
mới nhất của khoa học công nghệ trong các lĩnh vực kể trên thường được ứng
dụng sớm nhất trong lĩnh vực Viễn thông - trong đó có chuyển mạch và ngược lại
những vấn đề nảy sinh trong quá trình phát triển hoàn thiện công nghệ chuyển
mạch lại đặt ra các vấn đề mới cho các nhà nghiên cứu thiết kế giải quyết.
Các hệ thống chuyển mạch đang được nghiên cứu thiết kế trên thế giới
không những đáp ứng nhu cầu dịch vụ viễn thông trước mắt mà còn cố gắng thoả
mãn nhu cầu ngày một tăng trong tương lai, tiến tới một mạng viễn thông toàn cầu
với những "siêu xa lộ thông tin", tiếp cận đến từng khách hàng mọi nơi, mọi lúc.
Để đạt được mục tiêu đó, các hệ thống chuyển mạch hiện đại không những chỉ
thoả mãn những tính năng cơ bản của dung lượng, khả năng xử lý cuộc gọi, báo
hiệu, định tuyến, đánh số mà còn cần những khả năng sau đây:
• Khả năng thực hiện điểm báo hiệu, điểm chuyển tiếp báo hiệu
SP/STP đối với tổng đài local/transit phục vụ cho các dịch vụ ISDN.
• Khả năng thực hiện điểm chuyển mạch dịch vụ, điều khiển dịch vụ
SSP/SCP trong tổng đài local/transit phục vụ cho các dịch vụ của mạng trí tuệ
(Intelligent Network).
• Khả năng phối hợp với các đường truyền dẫn SDH để thực hiện các
dịch vụ ISDN băng rộng trên cơ sở kỹ thuật ATM.

Trang 8
• Khả năng cung cấp các giao thức cho giao diện NISDN - BISDN.
• Khả năng cung cấp các giao thức để thực hiện giao diện Q cho mạng
điều hành Viễn thông TMN.
• Khả năng kết hợp Wireless để thực hiện mạng thông tin di động và
thông tin cá nhân PCN.
Ở đây cần chú ý là trong chuyển mạch quang vẫn còn dùng chuyển
mạch quang-điện tử (optoelectronic switching). Khái niệm này thường dùng khi
quá trình chuyển mạch được thực hiện kèm theo sự biến đổi quang-điện, điện-

quang và chức năng chuyển mạch gần với điện tử hơn là quang. Chuyển mạch
quang-điện tử còn là thuật ngữ dùng cho một kỹ thuật lấy mẫu nhanh tín hiệu điện
tử do auston đề xuất với việc nhờ các thiết bị quang tạo ra các xung quang tốc độ
rất cao để xử lý các tín hiệu điện tử. Sự khác biệt cơ bản giữa lấy mẫu quang-điện
tử và ma trận quang-điện tử là trong ma trận quang-điện tử thì điều khiển là điện
tử và tín hiệu là quang, trong khi đó lấy mẫu quang-điện tử thì ngược lại.
Theo định nghĩa thì hệ thống chuyển mạch quang là một hệ thống chuyển
mạch cho phép các tín hiệu bên trong các sợi cáp quang hay các mạch quang tích
hợp (IOC) được chuyển mạch có lựa chọn từ một mạch này tới một mạch khác.
Với chú ý là: một hệ thống chuyển mạch quang có thể được vận hành nhờ các
phương tiện cơ như chuyển dịch một sợi cáp quang tới một sợi cáp quang khác,
hay nhờ các hiệu ứng điện-quang, từ-quang hoặc bằng các phương pháp khác.
Ngoài ra, các hệ thống chuyển mạch quang tốc độ chậm, như các hệ thống chuyển
mạch quang sử dụng việc dịch chuyển cáp quang có thể được sử dụng cho việc
định tuyến thay thế đường truyền dẫn quang, ví dụ định tuyến vòng qua nơi bị lỗi;
các hệ thống chuyển mạch quang tốc độ nhanh như loại sử dụng các hiệu ứng
điện-quang hay từ-quang có thể được sử dụng cho việc thực hiện các hoạt động
mang tính logic.
Khái niệm chuyển mạch photonic (photonic switching) liên quan đến việc
điều khiển trực tiếp đường truyền của tín hiệu ánh sáng mà không có bất cứ quá
trình biến đổi quang điện nào có nghĩa là việc điều khiển chuyển mạch hoàn toàn
bằng quang. Như vậy khái niệm chuyển mạch quang bao hàm cả khái niệm
chuyển mạch photonic.
Có thể tóm tắt quá trình tiến hoá của công nghệ chuyển mạch theo mô hình
sau:

Trang 9
C « n g n g h Ö
c h u y Ó n m ¹ c h
C h u y Ó n m ¹ c h

c ¬ ® i Ö n
C h u y Ó n m ¹ c h
® i Ö n t ö
C h u y Ó n m ¹ c h
q u a n g
T õ n g n Ê c N g a n g d ä c T ¬ n g t ù
S è
P h © n c h i a
t h e o k h « n g g i a n
P h © n c h i a
t h e o t h ê i g i a n
§ é d µ i
b í c s ã n g
T h ê i g i a n
P A M
K h « n g
g i a n
P h o t o n i c
B - I S D N
A T M
N - I S D N
S T M
Q u a n g - ® i Ö n
Hình 1.1: Sơ đồ tiến hóa của công nghệ chuyển mạch
Dựa vào số lượng lớn lưu lượng đa phương tiện cần thiết được chuyển
mạch trong tương lai, một vấn đề tất yếu được đặt ra là chuyển mạch photonic có
thể được sử dụng trên mạng để giảm độ phức tạp và giá thành của mạng không và
việc triển khai nó về phương diện thương mại sẽ thực hiện ở vị trí nào. Vấn đề
chính cho việc thừa nhận chuyển mạch photonic là loại bỏ ‘nút cổ chai’ điện tử-
quang tức là giao diện chuyển đổi giữa tín hiệu quang và tín hiệu điện tử cho việc

chuyển mạch, định tuyến và xử lý cao hơn của các tín hiệu. Ngoài ra nếu như
chuyển mạch quang phối hợp cùng truyền dẫn quang thì mạng lúc đó sẽ là truyền
thông suốt không phụ thuộc vào các dạng mã và tốc độ bit. Do vậy sẽ giảm đi các
nút và các thiết bị xử lý cũng như làm tăng hiệu quả sử dụng trên mạng.
Các bộ khuếch đại quang và ghép kênh phân chia theo bước sóng đang
được thừa nhận về phương diện thương mại cho truyền dẫn cự ly xa. Vậy vai trò
của chuyển mạch quang trong các mạng với các liên kết truyền dẫn được ghép
kênh theo bước sóng là gì? Hiện tại có hai xu hướng về việc sử dụng chuyển mạch
quang: các đề xuất của chuyển mạch bằng quang là có thể xem chuyển mạch điện
tử được thay thế hoàn toàn bằng chuyển mạch quang, định tuyến bước sóng và
chuyển đổi bước sóng; Các đề xuất khác theo hướng chuyển mạch điện tử với tốc
độ Terabit/s là có thể xem chuyển mạch điện tử có hiệu quả về mặt giá thành do
đó các thiết bị quang chỉ cần cho chuyển tải điểm-điểm còn chuyển mạch, định
tuyến và xử lý nên là các thiết bị điện tử.
Theo truyền thống thì các thiết bị quang là tốt cho chuyển tải nhưng kém về
xử lý các tín hiệu; đó là bởi vì các photon hoặc không thể đi chậm lại, tập trung
lại, hoặc không được cất giữ một cách thuận tiện. Kích thước của các thiết bị
quang bị giới hạn do nhiễu xạ theo trật tự bước sóng làm cho các thiết bị photonic
lớn hơn nhiều thiết bị điện tử. Nếu coi đây là hạn chế cơ bản của các thiết bị quang

Trang 10
thì ứng dụng thích hợp của photonic trong các mạng chuyển mạch cần phải được
xem xét cẩn thận trước khi đưa vào sử dụng. Tuy nhiên, trong tương lai nếu như
có những kết quả nghiên cứu về mặt công nghệ nhằm khắc phục được những yếu
điểm này thì chuyển mạch quang sẽ là một giải pháp đầy hứa hẹn cho mạng viễn
thông.
Bảng so sánh chuyển mạch điện tử và chuyển mạch quang:
Các điểm so sánh Chuyển mạch điện tử
STM
Chuyển mạch quang

Phạm vi ứng dụng Nội hạt, chuyển tiếp,
quốc tế
Nút mạng, mạng truy nhập
băng thông rộng ISDN
Dung lượng Rất lớn Nhỏ
Băng tần tín hiệu chuyển
mạch
Nhỏ (2 Mb/s) Rất lớn
Thông lượng Lớn Rất lớn
Thời gian chuyển mạch Nhỏ Biến động lớn
Khả năng dịch vụ Nhiều Không đặt ra
Theo chiến lược phát triển khoa học - công nghệ và công nghiệp bưu chính
- viễn thông đến năm 2020 của tổng cục bưu điện : triển khai và hoàn thành
chuyển đổi hệ thống báo hiệu sang báo hiệu số 7 trên toàn mạng. Triển khai các
tổng đài ISDN và ứng dụng tổng đài ATM trên các nút đường trục và các thành
phố lớn. Thử nghiệm các hệ thống chuyển mạch quang. Giai đoạn từ năm 2011
đến năm 2020, hoàn thành việc triển khai các tổng đài ATM tới cấp nội Trong giai
đoạn từ nay đến năm 2010, mở rộng và nâng cấp mạng truyền số liệu sử dụng
công nghệ chuyển mạch gói nhanh nhằm cung cấp dịch vụ truyền số liệu tốc độ
cao hạt để cung cấp dịch vụ B-ISDN cho khách hàng. Triển khai các hệ thống
chuyển mạch quang trên các nút đường trục.

Trang 11
Chương II: Các công nghệ chuyển mạch quang
1. Chuyển mạch quang phân chia theo thời gian
Chuyển mạch quang phân chia theo thời gian chuyển tạm thời các tín hiệu
quang đã ghép giữa các khe thời gian t
i
và t
j

. Chuyển từng bít của tín hiệu 10Gbit/s
cần một thời gian chuyển mạch tối thiểu là 100ps. Tuy nhiên đòi hỏi thời gian
chuyển mạch phải được điều tiết trong trường hợp chuyển gói tin chứa hàng trăm
bít. Chuyển mạch phân chia thời gian rất hấp dẫn đối với đa truy nhập phân chia
thời gian, trong đó lưu lượng được ghép theo thời gian. Vì các photon không thể
dễ dàng lưu giữ và hồi phục sau khi trễ lập trình nên việc thực hiện chuyển mạch
phân chia thời gian hoặc trao đổi khe thời gian là không dễ dàng. Dây trễ lập trình
gồm các vòng sợi và một chuyển mạch 2x2 như hình 2.1a. Thời gian trễ của một
vòng sợi là T lấy bằng chu kỳ của một gói, thời gian trễ lập trình kT (k là số lần
mà gói tin đi qua vòng sợi trong một dây trễ) được thực hiện bằng cách thay đổi
trạng thái của chuyển mạch 2x2. Trước tiên đặt chuyển mạch ở trạng thái “chéo”
trong thời hạn T để chuyển gói tin đầu vào tới vòng sợi. Sau đó đặt chuyển mạch ở
trạng thái “ngang” trong thời hạn (k-1)T. Cuối cùng đặt lại chuyển mạch ở trạng
thái “chéo” và thời gian trễ tổng là kT.
Sử dụng các dây trễ lập trình, TSI được thực hiện theo sơ đồ trong hình
2.1b. Tầng đầu tiên là bộ tách khe thời gian (TSDEMUX). Hoạt động của
TSDEMUX như hình 2.1c, trong đó các khe thời gian được sắp xếp trong miền
thời gian. Tại các đầu ra của TSDEMUX, các khe thời gian xuất hiện đồng thời và
đi vào dây trễ tương ứng. Bộ ghép khe thời gian như
hình 2.1d.
Hình 2.1: Chuyển mạch phân chia thời gian

Trang 12
Trong thực tế chuyển mạch phân chia thời gian kết hợp với chuyển mạch
phân chia không gian và/ hoặc chuyển mạch phân chia bước sóng.
Vì các dây trễ lập trình đã đề cập trên đây có suy hao công suất quang đáng
kể và gây ra lỗi thời gian sau một quá trình trễ dài, vì vậy đòi hỏi thiết kế phải rất
chính xác. Khi chuyển mạch nhiều chiều có thể không cần dùng các dây trễ và
chuyển mạch phân chia thời gian được thực hiện theo một số phương pháp khác
nhau. Chẳng hạn chuyển mạch T- S -T được thực hiện nhờ sử dụng kết hợp WC-

WGR-WC như hình 2.2
Hình 2.2: Chuyển mạch quang T - S - T sử dụng WC-WGR-WC
Laser hai trạng thái cũng là một trong những bộ nhớ bít của chuyển mạch
số, nhưng yêu cầu nghiêm ngặt về cải thiện tốc độ hoạt động và dung lượng.
2. Chuyển mạch quang phân chia theo bước sóng
Hệ thống ghép bước sóng là rất cần thiết để thay đổi kênh tín hiệu từ bước
sóng l
i
thành l
j
tại các nút mạng. Chuyển mạch bước sóng được phân thành hai
loại: (1) quảng bá và lựa chọn, (2) định tuyến bước sóng. Loại thứ nhất như hình
2.3. Coupler hình sao dùng để xáo trộn các bước sóng vào và phát quảng bá chúng
tới các đầu ra. Các bộ lọc quang tại đầu ra coupler hình sao cho phép chuyển mạch
bước sóng không tắc nghẽn. Muốn chuyển một số bước sóng tới người sử dụng
dịch vụ, cần sử dụng các bộ chuyển đổi bước sóng (WC) để hoán vị bước sóng.
Hình 2.3: Chuyển mạch phân chia theo bước sóng quảng bá và lựa chọn
Chuyển mạch định tuyến bước sóng như hình 2.4, gồm hai dãy WC đặt tại
hai phía bộ định tuyến bước sóng dùng cách tử (WGR). Các WC trong tầng đầu
chuyển đổi các bước sóng vào. Nếu bước sóng tại cổng vào i cần định tuyến tới
cổng ra j thì bước sóng của nó trước tiên được chuyển thành [3]:

Trang 13
λ
i+j
= λ
0
- (i+j) Δλ
Trong đó λ
0

là bước sóng tham chiếu được xác định bởi WGR, Δλ là
khoảng cách giữa hai bước sóng kề nhau. Tại đầu ra của WGR các bước sóng lại
được chuyển đổi một lần nữa trở về bước sóng ban đầu.
Hình 2.4: Chuyển mạch định tuyến bước sóng
So sánh hai phương pháp chuyển mạch bước sóng trên đây nhận thấy
phương pháp quảng bá và lựa chọn thực hiện đơn giản hơn, nhưng suy hao phân
bố rộng. Phương pháp định tuyến bước sóng có suy hao công suất thấp nhưng đòi
hỏi điều khiển và chuyển đổi bước sóng chính xác.
Trong cả hai phương pháp chuyển mạch nói trên, các bước sóng đầu vào
được định tuyến trong miền không gian. Cũng có khả năng thực hiện chuyển mạch
bước sóng trong miền bước sóng. Phương pháp này gọi là trao đổi kênh bước sóng
(WCI) và tương đương về mặt logic với trao đổi khe thời gian (TSI). Hình 2.5 mô
tả WCI. Trong mô hình này gồm bộ ghép bước sóng, một dãy các bộ chuyển đổi
bước sóng (WC) và coupler, việc chuyển mạch bước sóng được thực hiện trong
cùng một kênh bước sóng. Tách bước sóng được cấu trúc nhờ kết hợp bộ chia
công suất quang và bộ lọc bước sóng. Điều chỉnh bước sóng của tách bước sóng
hoặc chuyển đổi là cần thiết để chuyển mạch bước sóng tuỳ ý từ i thành j. Cả hai
cách kết hợp sau đây đều có khả năng: thứ nhất là kết hợp bộ tách ống dẫn sóng có
bước sóng cố định với một laser điều hưởng (điều chỉnh l được). Thứ hai là bộ
tách công suất, bộ lọc điều hưởng bước sóng và một laser có bước sóng cố định.
Một laser điều hưởng và/hoặc bộ lọc là thành phần chủ yếu trong trường hợp bất
kỳ.
Bước sóng hoạt động của bộ chuyển đổi bước sóng sẽ chiếm hầu hết vùng
bước sóng của hệ thống WDM nhằm đảm bảo chuyển mạch tuỳ ý giữa các kênh
WDM. Tín hiệu quang có tốc độ bít 10Gbit/s đã được chuyển đổi khi sử dụng sơ
đồ điều chế khuếch đại ánh sáng phun. Một thực nghiệm chuyển mạch quang 16
kênh WDM đã thực hiện thành công khi sử dụng thiết bị chủ chốt này. Cần chú ý
là WCI sử dụng một coupler thay cho bộ ghép bước sóng, vì các bộ chuyển đổi
bước sóng có khả năng chuyển đổi các bước sóng khác nhau. Khi WCI sử dụng
cùng với WGR có thể hoạt động như chuyển mạch bước sóng-không gian-bước

sóng (λ-S-λ) hoặc S-λ-S.

Trang 14
Hình 2.5: Chuyển mạch bước sóng
3. Chuyển mạch quang hình cây phân chia theo không gian
Tổng quan về cấu trúc hình cây
Hình
2.6: Cấu trúc
mạngchuyển mạch hình cây tổng quát
Cấu trúc chung của mạng chuyển mạch quang cấu trúc hình cây NxN được
thể hiện trên hình 2.6. Nó bao gồm N bộ tách quang 1:N/2 và N bộ ghép quang
N/2:1. Các bộ tách và ghép có thể có đặc tính thụ động hoặc tích cực và chúng
thường được bố trí theo cấu hình dạng cây nhị phân gồm các phần tử cơ bản 1:2 và
2:1 tương ứng. Các khối trung tâm và khối phối hợp kết nối giữa các kênh có đặc
điểm riêng tuỳ theo từng loại mạng hình cây và mỗi khối này có thể gồm một hoặc
nhiều lớp chuyển mạch. Với cấu trúc mạng hình cây cho phép kết nối điểm - điểm
cũng như điểm - đa điểm.
Mạng hình cây truyền thống:

Trang 15
Phèi hîp kÕt nèi c¸c kªnh
Phèi hîp kÕt nèi c¸c kªnh
1
N
1
N
Bé t¸ch 1:N/2 Khèi trung t©m Bé ghÐp N/2:1
Hình 2.7: Cấu trúc mạng chuyển mạch hình cây truyền thống
Cấu trúc mạng hình cây truyền thống được thể hiện trên hình 2.7. Khối
trung tâm của mạng hình cây truyền thống được cấu thành bởi lớp bộ tách quang

và lớp bộ ghép quang và khối phối hợp kết nối giữa các lớp này. Trong các mạng
cụ thể khối tách và ghép quang có thể có đặc tính thụ động hoặc tích cực, vì vậy
sự kết hợp giữa chúng có thể bao gồm các trường hợp sau: AS/AC, PS/AC và
AS/PC trong đó AS, AC tương ứng với bộ tách và ghép tích cực còn PS, PC tương
ứng với bộ tách và ghép thụ động. Trong cấu trúc PS/AC cho phép kết nối điểm -
đa điểm. Một ưu điểm nổi bật của cấu trúc mạng hình cây truyền thống là cho
phép tất cả các phần tử chuyển mạch tích cực nằm trên mỗi cột gồm các bộ tách và
ghép có chung một bộ điều khiển.
Độ suy hao của cấu trúc mạng hình cây:
Sự thay đổi của độ suy hao theo cấu trúc và dung lượng của khối chuyển
mạch được thể hiện trên hình 2.8 với L = 0,5 dB; W = 1,5 dB.
Bảng 1 là các công thức tính độ suy hao ứng với từng cấu trúc mạng, trong đó N là
số cổng vào/ra, L là độ suy hao của một phần tử chuyển mạch tích cực, W là độ
suy hao trong kết nối ống dẫn sóng-cáp quang. ở đây ta đã giả sử các điều kiện
sau:
* Không có suy hao quá độ
* Độ suy hao trong các thanh chéo là bằng 0
* Độ suy hao của các bộ tách 1:2 và bộ ghép 2:1 là 3-dB

Trang 16
N/2
1
N
1
N
Bé t¸ch 1:N/2 Khèi trung t©m Bé ghÐp N/2:1
1 1 1
N N
1 1
N

N
1
N/2
1
N/2
N/2
1
Hình 2.8: Sự thay đổi độ suy hao theo cấu trúc và dung lượng của mạng
Bảng 2.1: Công thức tính độ suy hao trong các cấu trúc mạng hình cây
Cấu trúc Độ suy hao (dB)
Cấu trúc truyền thống AS/AC 2L log2N + W
Cấu trúc truyền thống PS/AC (3 + L) log2N + 2W
Cấu trúc mở rộng PS/AC (3 + L) log2N + L + 2W
Cấu trúc mở rộng PS/PC 6 log2N + L + 2W
Cấu trúc đơn giản AS/AC (2 log2N - 1) L + 2W
Cấu trúc đơn giản PS/AC, AS/PC (3 + L) log2N - 3 + 2W
Cấu trúc hai lớp tích cực (kết nối điểm-điểm) 6(log2N - 1) + 2L + 2W
Cấu trúc hai lớp tích cực (địa chỉ nhóm) 6(log2N - 1) + 3 + 2L + 2W
Tỷ số tín hiệu/nhiễu SNR
Bảng 2.2 trình bày các công thức tính tỷ số tín hiệu/nhiễu của các cấu trúc
mạng, trong đó X là tỷ số tín hiệu/nhiễu SNR của một phần tử chuyển mạch cơ
bản đo bằng dB. Có một điểm cần lưu ý là công thức tính SNR đối với cấu trúc
truyền thống AS/PC chỉ đúng trong trường hợp tất cả các bộ tách tích cực nằm
trong cùng một cột được điều khiển bằng một bộ điều khiển chung và kết nối ở
đây là kết nối điểm-điểm. Tỷ số tín hiệu/nhiễu SNR của cấu trúc mạng hình cây

Trang 17
0
10
20

30
40
50
60
2 4 8 16 32 64 128 256 512
Dung l îng
§é suy hao
CÊu tróc
më réng
PS/PC
CÊu tróc
hai líp
tÝch cùc
CÊu tróc
më réng
PS/AC
CÊu tróc
truyÒn thèng
PS/AC, AS/PC
CÊu tróc ®¬n
gi¶n PS/AC,
AS/PC
CÊu tróc
truyÒn thèng
AS/AC
CÊu tróc
®¬n gi¶n
AS/AC
CÊu tróc
thanh

chÐo
đơn giản AS/AC là lớn nhất và bằng X. Công thức tính SNR của cấu trúc hai lớp
tích cực được áp dụng cho cả hai trường hợp là kết nối điểm-điểm và địa chỉ
nhóm, tuy nhiên trong trường hợp ngược lại tức là kết nối đa điểm-điểm thì giá trị
của SNR sẽ là: X - 10log10(N - 1)
Bảng 2.2: Tỷ số tín hiệu/nhiễu SNR của các cấu trúc mạng hình cây
Cấu trúc
Tỷ số tín hiệu/nhiễu SNR (dB)
Cấu trúc truyền thống AS/AC
2X - 10log
10
(log
2
N)
Cấu trúc truyền thống PS/AC, AS/PC
X - 10log
10
(log
2
N)
Cấu trúc mở rộng PS/AC
2X - 10log
10
(log
2
N)
Cấu trúc mở rộng PS/PC
X - 10log
10
(N - 1)

Cấu trúc đơn giản AS/AC
X
Cấu trúc đơn giản PS/AC
X - 10log
10
(log
2
N)
Cấu trúc đơn giản AS/PC
X - 10log
10
(log
2
N/2)
Cấu trúc hai lớp tích cực
X - 10log
10
(log
2
N/2)
Đánh giá cấu trúc mạng hình cây:
Các cấu trúc hình cây là một trong những lựa chọn tốt nhất cho các mạng
quang phân chia không gian. Tất cả các loại mạng ở trên là toàn thông và một số
trong chúng được dùng cho các kết nối nhân bản (ví dụ mạng hai cấp tích cực,
mạng hình cây mở rộng). Dung lượng tối đa của hầu hết các mạng này bị giới hạn
chủ yếu do tổng suy hao chèn và SNR trong trường hợp xấu nghiêm trọng. Nếu
giả sử giá trị giới hạn cho mất mát chèn là 30 dB và SNR thấp nhất có thể chấp
nhận được là 11 dB (để đạt được tốc độ lỗi bit 10-9 cũng như L=0.5 dB, W=1.5
dB và X=20 dB) thì dung lượng mạng tối đa là 128x128 cho các cấu trúc PS/AS
và AS/PC truyền thống, PS/AC mở rộng và PS/AC đơn giản. Các mạng AS/PC

đơn giản và hai cấp tích cực có thể đạt tới dung lượng 16x16, trong khi cấu trúc
PS/PC mở rộng chỉ là 8x8. Dung lượng của các mạng AS/AC truyền thống và
AS/AC đơn giản dễ vượt quá 2048x2048 và bị hạn chế do các yếu tố khác hơn là
do tổng suy hao chèn và SNR. Nếu số lượng nhỏ nhất có thể của các cấp tích cực
là mối quan tâm chủ yếu thì các cấu trúc hai cấp tích cực và PS/PC mở rộng là
đáng chú ý nhất. Loại cấu trúc thứ hai có khả năng chấp nhận được khi các bộ
khuyếch đại quang được sử dụng như các hệ thống chuyển mạch.

Trang 18
Chương III: Chuyển mạch ATM quang
1. Chuyển mạch ATM quang
Với nhu cầu phát triển hiện nay không chỉ cho các dịch vụ thoại, dữ liệu và
hình ảnh tĩnh truyền thống mà còn cho các dịch vụ thông tin tốc độ cao và băng
rộng như các dịch vụ điện thoại thấy hình, hội nghị truyền hình, phân phối truyền
hình TV độ nét cao và truyền file tốc độ cao, thì nhu cầu cho các mạng thông tin
băng rộng càng gia tăng. Các hệ thống chuyển mạch ATM đủ linh hoạt để xử lý
nhiều loại hình dịch vụ thông tin. Để phát triển các dịch vụ băng rộng ra toàn quốc
thì hệ thống chuyển mạch cần có khả năng thích ứng được hàng trăm đến hàng
chục ngàn giao diện khách hàng-mạng (UNI). Bởi vậy, sẽ cần có một hệ thống
chuyển mạch ATM với khả năng xử lý luồng lưu lượng hàng ngàn cổng vào hay
ra với các tốc độ bit vài Gigabit/s.
Với các hệ thống chuyển mạch ATM xử lý các tốc độ cao như vậy có kết
cấu hay ma trận chuyển mạch là điện tử sẽ tồn tại "nút cổ chai" và như vậy sẽ làm
giảm tốc độ của tín hiệu. Cách duy nhất để đạt được các tốc độ cao hơn này là
chuyển sang lĩnh vực hoàn toàn quang. Một hệ thống chuyển mạch sử dụng kết
cấu chuyển mạch quang được gọi là chuyển mạch ATM quang. Hiện tại, một số
kiểu của hệ thống chuyển mạch ATM quang đã được triển khai. Dưới đây là hai
cấu trúc chuyển mạch ATM quang.
a. Cấu trúc 1 (thế hệ thứ nhất)
Hình 3.1 chỉ ra cấu hình một hệ thống chuyển mạch ATM quang điển hình. Mặc

dù hầu hết nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc sử dụng hiệu quả độ rộng băng
khả dụng trong chuyển mạch ma trận quang nhưng các mạch điện tử vẫn được sử
dụng để điều khiển chuyển mạch ma trận quang. Bởi vậy, việc chuyển đổi tiếp đầu
(header) quang thành tiếp đầu điện tử và phát đi tín hiệu điều khiển điện tử cho
chuyển mạch ma trận quang nhờ chuyển đổi tiếp đầu điện tử. Kết quả là các tốc độ
chuyển mạch bị hạn chế theo tốc độ vận hành của mạch điều khiển điện tử. Do
vậy, đối với ma trận chuyển mạch quang NxN thì N
2
tín hiệu điều khiển điện tử là
cần thiết. Với việc gia tăng số lượng các cổng vào và ra thì mạch điều khiển điện
tử trở nên hoàn toàn phức tạp do số lượng mạch điện tử tốc độ cao đang phát triển
nhanh chóng.

Trang 19
Hình 3.1: Cấu trúc chuyển mạch ATM quang thế hệ thứ nhất
Bộ nhớ đệm điện tử được sử dụng cho hàng đợi trong môi trường điện tử. Trong
trường hợp môi trường quang đối với bộ nhớ đệm quang thì đường trễ quang
thường được sử dụng trong chuyển mạch ATM quang. Trong trường hợp bộ nhớ
đệm điện tử thì tốc độ chuyển mạch trong chuyển mạch ATM quang bị giới hạn
do tốc độ hoạt động điện tử của bộ nhớ đệm. Về phía đường trễ cáp quang, nó có
thể cất giữ các tín hiệu quang tốc độ cực cao. Tuy nhiên, để gia tăng tốc độ tín
hiệu tế bào, độ chính xác hoàn toàn theo độ dài đường trễ là cần thiết. Ngoài ra, bộ
nhớ đường trễ quang là không phù hợp cho việc tích hợp.
b. Cấu trúc 2 (thế hệ thứ hai)

Trang 20
Tín hiệu tế bào
quang lối vào
NxN
NxN

N
1
1
N
Bộ nhớ đệm
quang
Mạch tự định tuyến quang
Tín hiệu
quang lối
ra
hiệu tế bào quang
lối vào
NxN
NxN
1
N
N
1
1
N
PD
Các tín hiệu điều
khiển điện tử
Mạch điều khiển
điện tử
Tiếp đầu
quang
Bộ nhớ đệm
Chuyển mạch ma trận
quang

Tín hiệu
quang lối ra
Hình 3.2: Cấu trúc chuyển mạch ATM quang thế hệ thứ hai
Hình 3.2 chỉ ra cấu trúc chuyển mạch ATM quang thế hệ kế tiếp. Ở đây,
chuyển mạch ATM quang đệm lối vào được mô tả. Hệ thống chuyển mạch này
bao gồm các bộ nhớ đệm quang FIFO (vào trước-ra trước) và mạch tự định tuyến
quang NxN. Khi một tế bào hướng tới cùng một lối ra được gửi tới mạch tự định
tuyến từ các bộ nhớ đệm FIFO tại cùng một thời điểm thì tế bào với độ ưu tiên cao
nhất có thể được tự định tuyến, trong khi tín hiệu tế bào khác bị loại bỏ để tránh sự
tranh chấp tế bào. Bộ nhớ đệm quang tốc độ cao có thể được xây dựng nhờ việc
chuyển đổi các tín hiệu tế bào nối tiếp thành các tín hiệu song song và nhờ việc sử
dụng số lượng lớn các kết nối quang song song.
2. Kết nối quang
Sử dụng kết nối quang trong hệ thống chuyển mạch ATM là giải pháp tăng
dung lượng các nút, tại những nơi có độ dài kết nối phù hợp. Hình 3.3 đưa ra kiểu
kết nối quang trong hệ thống chuyển mạch ATM của hãng UT Italia.

Trang 21
TRỘN
P/S
PLL
Khôi
phục dữ
liệu cơ
bản
PLL
GIẢI TRỘN
BỘ DÒ
S/P
Đồng bộ

Dữ liệu đầu
vào (song
song)
Xung nhịp C
k
Đồng bộ tế
bào
Dữ liệu đầu ra
(song song)
Xung nhịp C
k
Điều
khiển
Laser
AGC
Đầu thu
Laser Chân diode
Chuỗi tín hiệu quang
311Mbit/s
ASTRID
MINUET
Hình 3.3: 1 Kết nối quang nối tiếp điểm-điểm
Kết nối quang điểm-điểm được tập trung vào việc phát triển hai chi tiết:
Một chi tiết để chuyển song song dữ liệu sang dạng chuỗi (ASTRID) và chi tiết
kia để thực hiện điều khiển laser và đầu thu diod (MINUET).
ASTRID có một giao diện song song tuỳ theo khuôn dạng của UT-XC (bộ kết nối
chéo của UT) (4/8 dữ liệu, nhịp dữ liệu, nhịp tế bào) với 77,8MHz/38.9MHz, tốc
độ 311Mbit/s. ASTRID hoạt động trên các tế bào có khuôn dạng (64 byte) và
chuyển đổi từ dạng song song sang dạng chuỗi. Bộ chuyển đổi S/P (nối tiếp/song
song) và P/S (song song/nối tiếp) được thực hiện bởi IC CMOS 0,7µm với công

suất tiêu thụ 1,1W tại tần số làm việc.
Modul đầu phát quang sử dụng 2 linh kiện CMOS MINUET 0,7µm (một đầu thu,
một đầu phát) và 1 diode laser. Đầu phát và đầu thu được tích hợp trong cùng một
IC 20 chân, diode laser, chân diode được gắn trực tiếp lên IC. Đầu thu hoạt động
với tốc độ bit là 311Mbit/s, độ nhạy là -20dBm, công suất tiêu thụ là 150mW.
Hoạt động kết nối quang song song giúp cho giảm diện tích tới mức tối
thiểu trên bản mạch. Hai modul phát và thu 8 kênh chưa được phát triển, trên cơ
sở điều khiển laser và mảng thu diode quang có các đặc tính giống các thiết bị
điểm-điểm đã được mô tả trước đây. Các modul bao gồm một đầu sợi đa mốt và
một bộ kết nối tương thích với hệ thống kết nối mật độ cao.
Kết nối quang được sử dụng một cách hiệu quả khi các khối kết nối quang
được tập trung trong kích thước nhỏ. Khối này hoặc dựa trên công nghệ sợi uốn
mềm, hoặc bước sóng quang học. Trong thực tế, giải pháp này cho phép khi phát
triển hệ thống hoặc thay đổi trong kết nối, chỉ cần thay đổi khối kết nối quang mà
không cần thay đổi đầu sợi cáp hiện tại.
3. Chuyển mạch quang tại các nút ATM

Trang 22
•
•
•
Kết cấu
chuyển
mạch
quang
2,5 hoặc 10
Gbit/s
155 Mbit/s
622 Mbit/s
2,5 Gbit/s

Hình 3.4: Chuyển mạch ATM T bít dựa trên các hệ thống chuyển mạch truy nhập
điện tử ATM và hạt nhân chuyển mạch quang
Có hai cách giải quyết khác nhau được kết hợp trong phạm vi nghiên cứu
này.
Ở cách thứ nhất, kết nối quang được đưa ra trong các lớp ATM điện tử và
đề xuất việc sử dụng kết nối chéo quang để cung cấp kết nối trong các chuyển
mạch ATM truy nhập điện tử có dung lượng cao (tới hàng chục Gb/s). Lợi thế của
giải pháp này là việc tái sử dụng các hệ thống chuyển mạch ATM điện tử (cũng
như các giao diện truy nhập) được kết nối với nhau rất linh hoạt và hiệu quả nhằm
đạt được độ lưu thoát rất cao. Trong giải pháp ở hình 3.4 chuyển mạch quang chỉ
cung cấp việc định tuyến các luồng ATM tốc độ cao (2,5 hoặc 10Gbit/s) mà không
hoạt động ở mức tế bào.
Việc định tuyến qua hệ thống chuyển mạch quang phân chia không gian được
quản lý bởi bộ điều khiển điện tử mà có thể đặt lại cấu hình kết nối trong các hệ
thống chuyển mạch truy nhập ATM ngoại vi phù hợp với các nhu cầu lưu lượng.

Trang 23
TẢI TIN TIẾP ĐẦU
T. gói
Đồng bộ
o
e
Bảng
tìm kiếm
Điều khiển điện tử
Chuyển mạch./tầng
đệm đóng gói quang
o
e
Trễ = T xử lý

N
N
TIẾP ĐẦU
GHI LẠI
TIẾP ĐẦU
@ lối vào
T xử lý =< T gói
GHI LẠI
TIẾP ĐẦU
@ lối ra
TẢI TIN TIẾP ĐẦU
Hình 3.5: Sơ đồ khối của hệ thống chuyển mạch ATM quang Tbit/s
Cách giải quyết thứ hai tập trung hơn tới công nghệ quang. Trong trường
hợp này, giả thiết là các thiết bị quang sẽ phát triển để sản xuất hàng loạt, với độ
tin cậy cao và tiêu thụ nguồn thấp là các yếu tố then chốt đối với hệ thống viễn
thông. Khái niệm này dự báo các hệ thống chuyển mạch quang ATM dung lượng
cao trên cơ sở khai thác vùng bước sóng cho việc định tuyến tế bào tốc độ cao
và/hoặc cho lớp đệm tế bào ATM, các phần điện tử chỉ được sử dụng cho các khối
chức năng đòi hỏi mức độ cao của việc xử lý tốc độ thấp như điều khiển chuyển
mạch. Sơ đồ chuyển mạch quang ATM nói chung như trong hình 3.5.
Các bộ đệm quang để giải quyết sự tranh chấp các tế bào dựa trên các mạch
vòng trễ quang do hiện tại công nghệ quang vẫn chưa có khả năng phát triển các
bộ nhớ quang tích hợp quy mô lớn. Đã có nhiều nghiên cứu về các cấu trúc khác
nhau để làm giảm tối thiểu độ phức tạp của các bộ đệm quang (lối vào, lối ra, chia
sẻ bộ đệm, sử dụng các bước sóng theo vị trí bộ nhớ tế bào, phù hợp với lưu lượng
và yêu cầu hoạt động của hệ thống). Các gói được cất giữ trong các bộ nhớ sợi
quang do vậy tránh được việc xử lý ở mức độ bit hay byte, cho phép các nút quang
hoạt động theo kiểu truyền thông suốt thậm chí cả ở mức độ bit và mã. Điều khiển
điện tử của nút quang quản lý chức năng đệm/định tuyến tế bào trên các cơ sở
thông tin lấy từ các tiếp đầu của gói. Việc ghi lại tiếp đầu tại lối ra hay lối vào của

nút là cần thiết cho việc thay đổi VP/VC (đường dẫn ảo/kênh ảo) phù hợp với các
bảng dò tìm mà sẽ được cập nhật khi thiết lập kết nối và cung cấp các thông tin
định tuyến của hệ thống chuyển mạch. Kiểu chuyển mạch ATM quang vận hành
đồng bộ đòi hỏi các tế bào đến trên n lối vào chuyển mạch được gán với khe thời
gian. Do đó, các thiết bị đồng bộ là cần thiết tại mỗi lối vào.


Trang 24
FFPFs
SOAs
FFPFs
Trễ sợi
quang
λ0 λ1 λ2
λ3
λ0 λ1 λ2
λ3
t w c a
t w c b
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
Input #0
Input #1
Trễ
EDFA λ0,λ1,λ2,λ3
Output
#0
Output
#1
1:1
1:1

1:1
O/E
O/E
Hình 3.6: Lược đồ thử nghiệm của hệ thống chuyển mạch ATM quang sử dụng bộ
nhớ lặp sợi quang
Ý nghĩa của thử nghiệm ở hình 3.5 là kiểm tra tính khả thi của chuyển
mạch ATM quang và khả năng công nghệ photonic cho phép tăng dung lượng đến
vùng Tbit/s. Còn rất nhiều việc cần giải quyết đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ
khi mà các thiết bị photonic và kỹ thuật tích hợp còn rất mới mẻ. Thử nghiệm này
còn chỉ ra rằng độ dài của tế bào ATM không phù hợp với vận hành ở các tốc độ
cao hơn 2,5Gbit/s trên mỗi kênh mà tốc độ này lại thuận tiện cho việc sử dụng
công nghệ quang. Khuôn dạng đóng gói mới đang được nghiên cứu nhằm khai
thác tốt hơn công nghệ photonic và đem đến các giải pháp mới cho các mạng đóng
gói quang. Theo hướng này thì các khái niệm mới như các nút và các mạng gói
quang dựa trên các gói truyền thông suốt có khoảng thời gian cố định áp dụng cho
việc tải tin, trong khi các tiếp đầu gói được duy trì ở tốc độ bit cố định, đủ thấp để
được xử lý bằng điều khiển nút điện tử.
Chương IV: Ứng dụng chuyển mạch quang vào mạng viễn thông
1. Triển khai ứng dụng dựa vào các chức năng của chuyển mạch quang
a. Phân hoặc ghép kênh theo thời gian
Phân hay ghép kênh theo thời gian được thực hiện bằng điện tử sử dụng
các kiểu khác nhau của mạch đồng hồ, các phần tử cất giữ và logic có liên quan
dựa trên công nghệ transistor Silicon (Si). Để thực hiện các hoạt động này, việc
đồng bộ là cần thiết. Các hoạt động cất giữ và logic có liên quan cần thiết tạo nên
TDM đồng bộ khó thực hiện bằng quang vì thiếu bộ nhớ quang có thể chấp nhận
được. Tuy nhiên việc ghép và phân kênh của các luồng quang đồng bộ có thể được
thực hiện miễn là các xung ngắn hơn các khe bit. Bởi vậy, ghép kênh có thể đạt
được nhờ việc kết hợp thụ động các luồng bit trong các bộ nối quang. Việc phân
kênh bằng quang của các luồng bit đồng bộ cần sử dụng một số công nghệ khác, ví
dụ sử dụng các gương lặp phi tuyến.

b.Đệm và đồng bộ
Đây có lẽ là lĩnh vực khó khăn nhất cho việc triển khai photonic, và
nhược điểm cơ bản của photonic là không có phần tử logic quang như transistor

Trang 25