NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN NGHẼN MẠNG TRONG OBS BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM LỆCH HƯỚNG ĐI

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

LÊ THỊ TOÁN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN NGHẼN MẠNG TRONG OBS
BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM LỆCH HƯỚNG ĐI.

HẢI PHÒNG - 2015


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

LÊ THỊ TOÁN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN NGHẼN MẠNG TRONG OBS
BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM LỆCH HƯỚNG ĐI.

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG;

MÃ SỐ: D52027

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn: ThS. Trương Thanh Bình

HẢI PHÒNG – 2015


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đồ án này em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của
Ths. Trương Thanh Bình và các bạn trong lớp DTV52 – DH1.
Đầu tiên , em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Ths. Trương Thanh Bình ,
người đã dành rất nhiều thời gian hướng dẫn và giúp em hoàn thành đồ án này.
Em cũng xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Hàng Hải cùng các
thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử đã tạo điều kiện cho em học tập và hoàn
thành khóa học.
Em xin cảm ơn các bạn trong lớp DTV52 – DH1 đã giúp đỡ em rất nhiều
trong quá trình học tập.
Do kiến thức của em còn hạn chế nên đồ án của em còn nhiều thiếu sót.
Em rất mong nhận được ý kiến cũng như góp ý của thầy cô và các bạn để đồ án
của em được hoàn thiện hơn.

3


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là do em thực hiện.
Nếu có bất cứ vấn đề nào xảy ra em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hải Phòng , ngày 18 tháng 11 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Lê Thị Toán

4

MỤC LỤC

5


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
ATM
AON
BA
CPG
DWDM
DR
FDL
HDTV
IBT
IP
JET
JIT
NACK
OCS
OBS
OADM
O/E/O
OLT
OPS
OXC
OSC
QOS

RFD
RAM
SONET
SCU
TAG
TAW
WADM

Asynchronous Transfer Mode - Chế độ truyền không đồng bộ
All Optical Network - Mạng toàn quang
Burst Assembler - Sắp xếp chùm
Control Packet Generalor - Máy phát gói điều khiển
Dense WDM - WDM mật độ cao
Delay Reservation - Đăng ký trễ
Fiber Delay Line - Đường dây trễ quang
High Difinition Television - Truyền hình độ phân giải cao
In-Band-Terminater - Phương thức IBT
Internet Protocol - Giao thức Internet
Just Enough Time - Giao thức JET
Just In Time - Giao thức JIT
Negative Acknowledget - Gói xác nhận
Optical Circuit Switch - Chuyển mạch kênh quang
Optical Burst Switch - Chuyển mạch chùm quang
Optical Add-Drop Multiplexer - Bộ ghép kênh xen – rẽ quang
Optical/Electricity/Optical - Chuyển đổi quang/điện/quang
Optical Line Termination - Thiết bị đầu cuối đường dây quang
Optical Packet Switch - Chuyển mạch gói quang
Optical Cross-Connect -Kết nối chéo quang
Optical Supervisory Channels - Kênh giám sát quang
Quality of service - Chất lượng dịch vụ

Reserve-a-Fixed-Delay - Đăng ký trễ cố định
Random Access Memory Bộ nhớ truy cập tạm thời
Synchronous Optical Network - Mạng quang đồng bộ
Switch Control Unit - Khối điều khiển chuyển mạch
Tell And Go - Phương thức TAG
Tell And Wait - Phương thức TAW
Wavelenghth Add-Drop Multiplexer - Ghép kênh thêm bớt theo
bước sóng

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hình
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

Tên hình
Trang
Hình 1.1. Sự phát triển của mạng thông tin quang.
3
Hình 1.2. Sơ đồ mạng quang định tuyến bước sóng.
5
Hình 1.3. Sơ đồ khối một bộ chuyển mạch gói quang.
5
Hình 2.1.Sơ đồ nguyên lý của chuyển mạch chùm quang.
8
Hình 2.2. Sơ đồ kiến trúc mạng chuyển mạch chùm quang
10

OBS.
Hình 2.3. Bộ định tuyến lõi.
11
Hình 2.4. Bộ định tuyến biên.
12
Hình 2.5. Kiến trúc của OBS dạng mắc lưới.
13
Hình 2.6. Kiến trúc của OBS dạng vòng nút.
14
Hình 2.7. Kiến trúc của một nút OBS
15
Hình 2.8. Sơ đồ thiết bị đầu cuối đường dây OLT.
16
Hình 2.9. Vai trò của bộ xen / rẽ quang.
17
Hình 2.10. Các chức năng chính của OXC.
18
Hình 2.11. sơ đồ bộ khuếch đại quang.
19
Hình 2.12. Phương thức TAG.
20
Hình 2.13. Phương thức TAW.
21
Hình 2.14. Quá trình hoạt động của giao thức JIT.
22
Hình 2.15. Quá trinhg hoạt động của giao thức JET.
23
Hình 2.16. Giải quyết tranh chấp bằng việc sử dụng bộ đệm
24
FDL.

Hình 2.17. Giải quyết tranh chấp bằng việc biến đổi bước
25
sóng.
Hình 2.18. Giải quyết tranh chấp bằng việc làm lệch hướng đi.
27
Hình 3.1. Mạng OBS với kĩ thuật làm lệch hướng đi.
Hình 3.2. Lược đồ thuật toán.
Hình 3.3. (a) Trường ưu tiên ở gói điều khiển; (b) Lớp ưu tiên
ở đầu vào.
Hình 3.4. Ảnh hưởng của định tuyến lệch hướng.
Hình 3.5.Phương pháp định tuyến lệch hướng.
Hình 3.6. cấu trúc kiểm tra khi Wh = 1.
Hình 3.7. Lưu lượng đầu vào tại nút nguồn.
Hình 3.8. Sơ đồ mạng ảo.
Hình 3.9. Kết quả so sánh khi có và không sử dụng FDL.
Hình 3.10. Kết quả khi sử dụng FDL khác nhau
Hình 3.11. Kết quả so sánh khi thay đổi khoảng thời gian tạo
chùm.
Hình 3.12. Kết quả khi sử dụng FDL = 60 ms và thay đổi thời
7

29
30
31
33
34
37
37
39
39

40
41
42


gian tạo chùm.

8


MỞ ĐẦU
Hiện nay, nền kinh tế toàn cầu phát triển mạnh mẽ kéo theo nhu cầu sử
dụng mạng thông tin ngày càng cao của người dùng. Do đó, đòi hỏi phải có một
hệ thống truyền đi được lượng dữ liệu lớn với tốc độ truyền cao và băng tần rộng.
Một giải pháp được đưa ra là việc sử dụng sợi quang kết hợp với kỹ thuật ghép
kênh phân chia theo bước sóng WDA để cung cấp tốc độ truyền liệu nhanh hơn
nhằm đáp ứng được tốc độ phát triển vượt bậc của lưu lượng mạng. Mục tiêu
trong tương lai là xây dựng được một mạng mà dữ liệu cần gửi đi được gửi hoàn
toàn trong miền quang còn gói điều khiển được gửi trong miền điện. Vì thế, các
công nghệ chuyển mạch quang được đề xuất như công nghệ chuyển mạch gói
quang OPS, chuyển mạch kênh quang WRN và công nghệ chuyển mạch chùm
quang OBS. Trong đó, chuyển mạch chùm quang OBS là sự cân bằng giữa mạng
chuyển mạch gói quang OPS và mạng chuyển mạch kênh WRN. Chuyển mạch
chùm quang đáp ứng được yêu cầu truyền đi một lượng dữ liệu lớn với tốc độ
truyền cao, do đó nó là một công nghệ hứa hẹn trong tương lai.
Trong đồ án này, em tập trung tìm hiểu về mạng chuyển mạch quang
OBS, đi sâu vào tìm hiểu và mô phỏng phương pháp làm lệch hướng đi để giải
quyết nghẽn trong mạng OBS. Mục đích là tìm ra cách giải quyết tốt nhất khi
xảy ra tranh chấp dữ liệu sao cho xác suất chùm suy hao nhỏ nhất có thể. Nội
dung đồ án gồm 3 chương :

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN QUANG.
CHƯƠNG II : MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG OBS.
CHƯƠNG III : GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN NGHẼN TRONG MẠNG
OBS BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM LỆCH HƯỚNG ĐI.
Do thời gian làm đồ án có hạn cùng kiến thức còn hạn chế nên đồ án của
em còn nhiều thiếu sót và cần bổ sung. Do vậy em rất mong các thầy cô thông
cảm và hướng dẫn cho em, cùng các bạn đọc quan tâm đến vấn đề này đóng góp
ý kiến để đồ án của em hoàn thiện hơn.

9


Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn - Ths. Trương
Thanh Bình, người đã hết sức tận tình chỉ bảo, bổ sung kiến thức cho em, giúp
em hoàn thành tốt đồ án theo. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong
bộ môn Điện Tử - Viễn Thông đã truyền đạt kiến thức cho em trong những năm
qua và giúp đỡ em trong thời gian làm đồ án.
Hải Phòng, ngày 18 tháng 11 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Lê Thị Toán

10


CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN QUANG.

1.1.

Quá trình phát triển của mạng thông tin quang.
Thông tin quang là một hệ thống truyền tin qua sợi quang , nghĩa là thông

tin cần truyền được biến đổi thành ánh sáng và sau đó ánh sáng truyền đi qua sợi
quang. Thông tin quang cung cấp một lượng băng thông lớn mà lỗi rất thấp,
dung lượng cao.
1.1.1.

Các thế hệ của mạng thông tin quang.

Hình 1.1.Sự phát triển của mạng thông tin quang.
Mạng thông tin quang thế hệ thứ nhất : làm việc trên các kết nối điểm – điểm
(point - to -point) . Nó được kết nối bởi nhiều mạng quang thông qua chuyển đổi
quang - điện - quang,việc chuyển đổi quang - điện - quang (OEO) được yêu cầu
tại mỗi bước. Đây là mạng quang đầu tiên mà cáp quang thay cho cáp đồng trục
để truyền thông tin. Mạng gồm nhiều kết nối điểm – điểm, dữ liệu vào sẽ được
biến đổi từ quang sang điện và dữ liệu ra sẽ được biến đổi ngược lại trước khi
đưa vào sợi quang.
Mạng thông tin quang thế hệ thứ hai :dựa trên WADM (ghép kênh thêm bớt
theo bước sóng). Dữ liệu đi qua một nút nhiều hơn dữ liệu cần phải rẽ tại nút đó.
Sử dụng WADM để tách lấy bước sóng cần chọn và cho phép các bước sóng
khác đi qua.
11


Mạng thông tin quang thế hệ thứ ba : Mạng toàn quang AON. Đầu tiên tín
hiệu đưa vào một bước sóng và sau đó tại các nhánh công suất sẽ được chia đều
nhưng bước sóngkhông thay đổi.
1.1.2.

Các công nghệ chuyển mạch quang trong thông tin quang.

Chuyển mạch kênh quang OCS (optical circuit switch)hay còn gọi là mạng

quang định tuyến bước sóng WRN (wavelenghth router network).
Chuyển mạch gói quang OPS (optical packet switch).
Chuyển mạch chùm quang OBS (optical burt switch).
1.2.

Mạng quang định tuyến bước sóng WRN.
Sử dụng kỹ thuật ghép kênh quang WDM (wavelenghth division

multiplexing). Kênh quang là đường đi của tín hiệu từ nguồn đến đích dưới dạng
quang thông qua những kết nối trung gian. Cho phép ghép nhiều bước sóng để có
thể truyền trên cùng một sợi quang làm tăng thông tin truyền trên mỗi liên kết.
Định tuyến chỉ ra hướng dịch chuyển thông tin từ nguồn đến đích và qua
các nút trung gian. Thiết bị chuyên dùng cho việc định tuyến là bộ định tuyến
router. Trong mạng quang, liên lạc với nhau qua các kênh quang gọi là các đường
sáng (lightpath). Mạng lưới cung cấp lightpath để người sử dụng, thường chỉ IP
router hoặc thiết bị đầu cuối SONET. Lightpath là đường đi của ánh sáng từ ngồn
tới đích và qua các nút trung gian. Trong mạng quang không sử dụng bộ chuyển
đổi bước sóng, lightpath phải sử dụng cùng một bước sóng từ ngồn đến đích.

12


Hình 1.2.Sơ đồ mạng quang định tuyến bước sóng.
1.3.

Chuyển mạch gói OPS.

Hình 1.3.Sơ đồ khối một bộ chuyển mạch gói quang.
Về nguyên tắc, chuyển mạch gói quang tổ chức dựa trên gói tiêu đề và gói
điều khiển được thực hiện trong miền quang. Tuy nhiên, chuyển mạch gói quang

sử dụng điều khiển điện tử để xử lý gói tiêu đề. Trong chuyển mạch gói quang,
tiêu đề được đọc và so sánh với một bảng định tuyến. Dữ liệu sau đó sẽ được
định tuyến tới đầu ra tương ứng với một nhãn mới. Tải dữ liệu sẽ được truyền đi
trong cả qua chuyển mạch.
13


Trong OPS, dữ liệu người sử dụng được mang trong miền quang cùng với
thông tin điều khiển. Thông tin điều khiển được lấy ra và xử lý trong miền điện
tử tại mỗi nút. Đây là kiến trúc có tính triển vọng bởi nó đã được biết đến trên
thực tế là mạng chuyển mạch gói điện tử, đặc trưng bởi dung lượng cao và xử lý
tắc nghẽn hoặc lỗi hiểu quả.
1.4.

Chuyển mạch chùm quang OBS.
Chuyển mạch chùm quang là chuyển mạch truyền đi chùm dữ liệu. Các

công nghệ chuyển mạch chùm quang khác nhau dựa trên việc làm như thế nào
và khi nào băng thông bị chiếm hay giải phóng.
Mạng chuyển mạch chùm quang là một loại chuyển mạch gói mà ở đó
một gói điều khiển được hình thành và được gửi đi trước một khoảng thời gian
offset đủ để cấu hình và đặt trước tài nguyên tại các nút trung gian trên tuyến
truyền. Việc đặt trước này là một chiều (chùm dữ liệu sẽ được truyền đi ngay
sau gói điều khiển một khoảng thời gian offset mà không đợi phản hồi lại) và
gói điều khiển được truyền trên một kênh điều khiển khác với kênh dữ liệu.
Mạng chuyển mạch chùm quang được thiết kế để có được sự cân bằng giữa
mạng chuyển mạch gói quang OPS và mạng chuyển mạch kênh WRN.
1.5.

Nghẽn trong mạng chuyển mạch chùm quang.

Nghẽn trong mạng có thể do độ trễ của chùm đến, mức độ suy hao

chùm… Có thể khắc phục nghẽn bằng cách sử dụng các phương pháp ngăn chặn
hay là phương pháp tác động lại.
Trong điều khiển ngăn chặn nghẽn, băng thông được phân chia để tạo kết nối
trong thời gian thiết lập do đó đạt được QoS.
Trong việc điều khiển tác động lại, tốc độ lưu lượng tại đầu cuối trong mạng
được điều chỉnh hoặc lưu lượng được định tuyến để có thể được biến đổi nhằm
giảm xảy ra tranh chấp dữ liệu tại nút trung gian.
Các phương pháp điều khiển nghẽn trong mạng OBS là:
Chuyển đổi bước sóng : thực hiện thay đổi bước sóng của một burst từ đầu
vào đến đầu ra trên một bước sóng khác.
14


Bộ đệm bằng đường dây trễ quang hay gọi là bộ đệm quang : bộ đệm quang
có thể được áp dụng bằng việc sử dụng đường dây trễ FDL. Một FDL có thể làm
trễ chùm dữ liệu trong một khoảng thời gian xác định.
Làm lệch hướng đi : khi xảy ra tranh chấp giữa 2 chùm dữ liệu, bằng việc
định tuyến một trong hai chùm dữ liệu đó đến một đầu ra khác so với đầu ra đã
được dự kiến. Điều này có thể dẫn đến việc chùm dữ liệu sẽ bị phân chia ra
nhiều hướng để đến đích vì vậy nó sẽ phải đước sắp xếp lại. Hoặc cũng có thể
làm cho quãng đường đến đích của chùm dữ liệu dài hơn dự kiến ban đầu.
Phân mảnh burst : phân chia burst thành nhiều burst nhỏ hơn, mỗi mảnh có
một hay nhiều gói thông tin. Các mảnh này lúc đầu được truyền đi như một
burst.

15

CHƯƠNG II : MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG OBS.

2.1.

Tổng quang về mạng chuyển mạch chùm quang OBS.
Trong chuyển mạch chùm quang (OBS), dữ liệu được truyền đi với kích

thước khác nhau, được gọi là chùm (burst). Các burst dữ liệu gồm nhiều gói tin
IP, được truyền trong miền quang qua mạng. Mạng chuyển mạch chùm quang là
một công nghệ hứa hẹn cho mạng Internet toàn quang thế hệ sau. Nó có nhiều
chức năng riêng cũng như nhiều ưu điểm so với các công nghệ chuyển mạch
khác. Mạng chuyển mạch chùm quang là một giải pháp cho phép truyền tải dữ
liệu trực tiếp qua mạng WDM mà không cần bộ đệm quang. Trong mạng chuyển
mạch chùm quang hướng đi được xác định trước, chùm dữ liệu sẽ được truyền
đi ngay sau gói điều khiển mà không đợi phản hồi lại từ nút đích.
Đặc điểm của mạng chuyển mạch chùm quang OBS :
Tách biệt giữa kênh điều khiển và kênh dữ liệu: thông tin điều khiển được
truyền trên một bước sóng (kênh) riêng biệt.
Sự dành riêng một chiều: những tài nguyên được cấp phát sử dụng dành
riêng một chiều. Nghĩa là nút nguồn không cần đợi thông tin phản hồi từ nút
đích trước khi nó bắt đầu truyền chùm.
Độ dài chùm thay đổi được: kích thước của chùm có thể thay đổi được theo
yêu cầu.
Không cần bộ đệm quang: nút trung gian trong mạng quang không yêu cầu
phải có bộ đệm quang. Các chùm đi xuyên qua các nút trung gian mà không có
bất kì sự trễ nào.
Nguyên lý của chuyển mạch chùm quang OBS :

Hình 2.1.Sơ đồ nguyên lý của chuyển mạch chùm quang.
16

T : là khoảng thời gian giữa điểm truyền gói tin điều khiển và dữ liệu.
d : thời gian trễ do sử lý.
Nguyên lý :Thiết lập đường truyền trước, sau đó chiếm băng thông rồi mới
truyền gói dữ liệu. Gói tin điều khiển có thể được truyền trên một bước sóng khác
với dữ liệu nhắm thiết lập đường truyền. Đối với mỗi burst dữ liệu, một gói kiểm
soát thường chứa "header" thông tin của một gói bao gồm các thông tin chiều dài
burst truyền trên một kênh điều khiển chuyên dụng. Kể từ khi một gói điều khiển
là nhỏ hơn so với một burst đáng kể, một kênh điều khiển là đủ để thực hiện các
gói điều khiển liên kết với các kênh dữ liệu. Một gói tin điều khiển đi qua O/E/O
chuyển đổi tại mỗi nút OBS trung gian và được xử lý bằng điện tử để cấu hình cơ
bản chuyển đổi. Thời gian offset giữa một gói điều khiển và các dữ liệu tương
ứng để bù đắp cho 2 burst sự chậm trễ xử lý / cấu hình. Nếu thời gian offset đủ
lớn, burst dữ liệu sẽ được chuyển tất cả-quang và trong một cách "cut-through",
tức là, không bị trì hoãn tại bất kỳ nút trung gian. Bằng cách này, không có RAM
quang hoặc FDL ở bất kỳ nút trung gian.
Ưu điểm :
Truyền riêng gói điều khiển và dữ liệu, có khoảng thời gian trễ nên tốc độ xử
lý không yêu cầu quá khắt khe như chuyển mạch gói quang.
Gói tin điều khiển được chuyển đi trước nên các bộ định tuyến và chuyển
mạch có đủ thời gian thiết lập cấu hình trường chuyển mạch và định tuyến. Do
đó tốc độ thiết lập cấu hình phù hợp với khả năng công nghệ hiện đại và tương
lai gần.
Hơn nữa, nó cho phép kiểm soát chi phí thấp hơn cho mỗi bit hơn so với
chuyển mạch gói quang.
Bảng so sánh giữa các công nghệ chuyển mạch toàn quang :

17

Bảng 1.So sánh các công nghệ chuyển mạch quang.
Công nghệ
chuyển
mạch quang

Tận dụng
băng thông

Mức trễ
trong cài
đặt

Tốc độ
chuyển
mạch

Khả năng
đáp ứng lưu
lượng

Vấn đề
khác

OCS

Thấp

cao

Chậm (ms)

Thấp

Không linh
động

OPS

cao

Thấp

Nhanh (ns)

Cao

Cần bộ đệm
quang

OBS

cao

Thấp

Vừa (có thể
ms hoặc µs)

cao

Không cần
bộ đệm
quang

2.2.

Kiến trúc mạng OBS.

Hình 2.2.Sơ đồ kiến trúc mạng chuyển mạch chùm quang OBS.
Mạng chuyển mạch OBSbao gồm có gói tin điều khiển gửi đi trước để
đăng ký tài nguyên mạng và phần thông tin truyền. Thông tin cần truyền được
cấu tạo thành burst, phần thông tin có thể là các gói tin IP hay tế bào ATM hay
dữ liệu HDTV được cấu trúc thành burst đi theo sau gói điều khiển. Trong mạng
chuyển mạch OBS có 2 nút là nút biên và nút lõi chúng được nối với nhau qua
sợi quang gọi là tuyến truyền dẫn quang. Nút biên gồm có nút biên vào và nút
18


biên ra. Nút biên vào chịu trách nhiệm kết hợp những gói tin thành burst, và lập
lịch cho burst để truyền tải trên các kênh bước sóng ở cổng ra. Nút biên vào có
thể kết hợp những gói tin đến từ nhiều nguồn khác nhau trong một burst. Nút
biên ra nhận burst, tách burst thành những gói tin ban đầu và chuyển chúng tới
đích. Những nút lõi chịu trách nhiệm chuyển mạch các burst từ cổng vào tới
cổng ra dựa trên những gói tin điều khiển và xử lý các tranh chấp burst. Mỗi nút
bao gồm cả hai loại lưu lượng là điện và quang.
2.2.1.

Bộ định tuyến lõi.

Hình 2.3.Bộđịnh tuyến lõi.
Mỗi nút lõi sẽ có một bộ định tuyến lõi. Đơn vị điều khiển chuyển mạch SCU
tạo và duy trì bảng thông tin chuyển tiếp và chịu trách nhiệm cấu hình OXC.
Khi SCU nhận gói tin điều khiển, nó sẽ xác định đích đến và kết hợp với bộ xử
lý báo hiệu của bộ định tuyến để tìm cổng ra.Nếu cổng ra có sẵn khi dữ liệu đến,
SCU sẽ cấu hình OXC để cho phép dữ liệu chuyển qua. Nếu cổng ra không sẵn
sàng,lúc này cấu hình OXC phụ thuộc vào chính sách xử lý tắc nghẽn đã thiết
lập.

19


2.2.2.

Bộ định tuyến biên.

Hình 2.4.Bộ định tuyến biên.
Bộ định tuyến biên phân loại gói tin, chuyển gói tin vào bộ đệm, tập hợp gói
tin thành burst và ngược lại có thể tách burst thành các gói tin. Mỗi nút biên sẽ
có bộ định tuyến biên. Bộ định tuyến lựa sẽ chọn cổng ra cho gói tin và chuyển
gói tin tới bộ tập hợp burst tương ứng. Mỗi bộ tập hợp burst sẽ kết hợp với các
gói tin cùng hướng tới bộ định tuyến biên ra để thành một burst. Trong bộ tập
hợp burst, có một hàng đợi gói tin cho mỗi lớp lưu lượng mạng. Bộ lập lịch phát
burst dữ liệu đi dựa trên kỹ thuật tập hợp burst và truyền burst qua cổng ra dự
định. Có nhiều chính sách tập hợp burst khác nhau như chính sách dựa trên kích
thước burst hoặc dựa vào thời gian được sử dụng để tập hợp gói tin dữ liệu
thành burst để gửi đi trong mạng quang.

20

2.2.3.

Kiến trúc mạng chuyển mạch chùm quang OBS dạng mắc lưới.

Hình 2.5.Kiến trúc của OBS dạng mắc lưới.
Mạng OBS dạng mắc lưới gồm các nút rìa, các nút lõi và chuyển mạch chùm
quang được nối với các tuyến WDM. OBS phát chùm lưu lượng từ cổng vào tới
cổng ra, nó có thể có hoặc không được trang bị bộ đệm quang. Mỗi tuyến WDM
tập hợp nhiều bước sóng và mỗi bước sóng là một kênh truyền. Gói điều khiển
kết hợp với một chùm cũng có thể truyền trên kênh dữ liệu hoặc kênh điều khiển
riêng. Chuyển mạch chùm quang nhận gói dữ liệu đầu vào và chuyển chúng
thành tín hiệu điện. Nút lõi sẽ có bộ thu - phát WDM, bộ tách - ghép kênh, bộ
chuyển đồi bước sóng, bộ khuếch đại,… Nút rìa có khả năng tạo chùm quang
với cách thực hiện và khoảng thời gian qui định khác nhau.

21


2.2.4.

Kiến trúc mạng chuyển mạch chùm quang OBS dạng vòng nút.

Hình 2.6.Kiến trúc của OBS dạng vòng nút.
Mạng OBS dạng vòng nút là mạng gồm N nút OBS được kết hợp thành
dạng vòng. Mỗi kết nối giữa hai nút OBS liên tiếp sẽ hỗ trợ được cho N+1 bước
sóng. Bước sóng thứ N+1 được dùng như một kênh điều khiển còn N bước sóng
còn lại sẽ được dùng để truyền chùm dữ liệu. Mỗi nút OBS có thể được gắn với
nhiều mạng truy cập.
Theo hướng từ mạng truy cập đến vòng, dữ liệu cần truyền đi sẽ được tập

hợp lại và được truyền đi trong chùm để tới nút OBS đích. Các chùm được
truyền dưới dạng tín hiệu quang mà không cần chuyển đổi quang điện dọc theo
vòng.
Theo hướng từ vòng đến các mạng truy cập, nút OBS sẽ ngắt các chùm
quang tới nó,chuyển từ tín hiệu quang sang tín hiệu điện rồi xử lý tín hiệu điện
đó và chuyển chúng tới người sử dụng.

22


Hình 2.7. Kiến trúc của một nút OBS
Một nút OBS sẽ bao gồm các bộ thu phát quang và bộ tách ghép kênh
quang OADM. Module điều khiển gồm một máy thu và máy phát được điều
khiển bởi bước sóng điều khiển. Bước sóng điều khiển được tách bởi bộ tách
ghép kênh quang OADM tại mỗi nút rồi sau đó được ghép lại khi module điều
khiển đã đọc thông tin điều khiển. Module thu sẽ nhận các chùm dữ liệu từ N
bước sóng truyền tới. Module phát điều chỉnh bước sóng chủ của nút.Mỗi nút có
một bước sóng chỉ chỉ được dùng để truyền các chùm của nút đó.
Khi có nhiều chùm dữ liệu đến thì module thu sẽ giải quyết xung đột để
xác định xem chùm nào sẽ được chấp nhận. Các chùm dữ liệu đợi tryền đi sẽ
được sắp xếp thành hàng đợi phụ thuộc vào đích đến của chúng.

23


2.3.
2.3.1.

Các thành phần trong mạng chuyển mạch chùm quang OBS.
Thiết bị đầu cuối đường dây OLT.

Hình 2.8.Sơ đồ thiết bị đầu cuối đường dây OLT.
Transponder là bộ tiếp sóng làm chuyển đổi tín hiệu từ người sử dụng
mạng đi vào thành tín hiệu thích hợp để sử dụng trong mạng. Ngược lại, nó cũng
biến đổi tín tín hiệu trong mạng thành tín hiệu phù hợp cho người sử dụng.Tín
hiệu đi ra từ bộ transponder sẽ được ghép kênh với tín hiệu khác tại các bước
sóng khác nhau thông qua bộ ghép kênh các bước sóng wavelength multiplexer
trên một sợi quang. Ngoài ra còn có bộ khuếch đại optical amplifier để khuếch
đại công suất trước khi đưa đến bộ tách kênh. Cuối cùng , nó kết thúc một kênh
giám sát OSC. OSC truyền đi trên một kênh riêng rẽ, nó được dùng để giám sát
hoạt động của bộ khuếch đại hay được dùng cho chức năng quản lý.
2.3.2.

Bộ xen / rẽ quang OADM.
Bộ xen / rẽ quang OADM được sử dụng trong hệ thống WDM để định

tuyến và ghép kênh quang vào / ra khỏi sợi quang. OADM điều khiển lưu lượng
mạng hiệu quả.

24


Hình 2.9. Vai trò của bộ xen / rẽ quang.
Ta xét một mạng có 3 nút A, B, C và tại mỗi nút sẽ có bộ định tuyến IP.
Theo như cấu trúc của mạng thì lưu luợng muốn đi từ A sang C và ngược lại thì
phải đi qua B.
Theo hình 2.9a thì ta thấy điểm A nối với điểm B và điểm B nối với điểm
C. Mỗi hệ thống điểm nối điểm WDM có sử dụng một thiết bị đầu cuối đường
dây tại cuối liên kết. Tại nút B có 2 thiết bị đầu cuối. Mỗi thiết bị đầu cuối có
bốn bước sóng nhưng chỉ có duy nhất một bước sóng được dành cho nút B còn 3

bước sóng còn lại được dùng để cung cấp lưu lượng cho nút A và C. Nghĩa là
chỉ có 2 transponder được dùng cho nút B có 6 transponder còn lại để cung cấp
lưu lượng giữa nút A và C. Như vật gây ra tốn kém chi phí.
Theo hình 2.9b ta sử dụng một mạng định tuyến bước sóng thay cho việc
sử dụng hệ thống điểm nối điểm WDM. Sử dụng OADM tại nút B để tách một
trong bốn bước sóng rồi kết thúc tại transponder.
Ba bước sóng còn lại không cần phải kết thúc tại transponder mà được truyền đi
trực tiếp trong miền quang. Do đó chỉ phải sử dụng hai transponder tại nút B nên
giảm được đáng kể về chi phí.

25