Mạng thông tin
quang
Trương Diệu Linh
Bộ môn TTM- Viện CNTT &TT
[email protected]
Mục đích môn học
n Giới
thiệu về công nghệ mạng cáp quang
n Giới thiệu về các mô hình mạng cáp
quang
n Giới thiệu về các vấn đề trong thiết kế
mạng cáp quang
Nội dung
n Giới
thiệu về mạng cáp quang
n Các kiến trúc mạng sử dụng cáp quang
n Các thành phần của mạng WDM
n Thiết kế mạng cáp quang
n Dự phòng và khôi phục
n Mạng truy nhập
Đánh giá
n Điểm
quá trình:30%
¨ Kiểm
n Điểm
¨ Học
tra giữa kỳ
cuối kỳ: 70%
viên làm tiểu luận nghiên cứu về một vấn
đề và trình bày trước lớp
Tài liệu tham khảo
1) Rajiv Ramaswami and Kumar N. Sivarajan,
Optical Networks: A practical perspective,
Morgan Kaufmann Publishers, 2nd edition, 2002.
¨ Có thể truy cập online từ thư viện book24x7 trong
phạm vi trường Bách Khoa
2) Wayne D. Grover, Mesh-based Survivable
Networks: Options and Strategies for Optical,
MPLS, SONET and ATM Networking, Prentice
Hall, 2003
3) Biswanath Mukherjee, Optical WDM Networks,
Springer, 2006
Chương 1: Giới thiệu về mạng thông tin quang
Nội dung
•
•
•
Kiến trúc mạng truyền thông
Công nghệ chuyển mạch kênh, gói
Mạng cáp quang
– Cáp quang
– Các kỹ thuật dồn kênh dùng trong mạng
cáp quang
– Các thế hệ mạng cáp quang
– Hiện trạng sử dụng mạng cáp quang trên
thế giới
– Các thiết bị trong mạng cáp quang
Kiến trúc mạng truyền thông
•
•
Central office = Point of Presence (PoP)
Xây dựng các kết nối ở longhaul rất đắt
vì vậy kết nối này thường được xây
dựng với dung lượng dôi dư
Mạng thông tin quang
n Sử
dụng ánh sáng để truyền tín hiệu trên đường
truyền
¨ Dùng
n Ưu
cáp quang để dẫn ánh sáng
điểm
¨ Băng
thông rộng
¨ Truyền được xa với độ suy hao thấp
n Nhược
điểm
¨ Xử
lý phức tạp vì chưa có bộ nhớ quang học (bộ nhớ
hiện tại lưu tín hiệu ở dạng điện)
n Ứng
dụng cho các mạng trục
Mạng thông tin quang
User
Local
Network
User
User
User
Freq.
Convert
Local
Traffic
Blocking
Filter
User
Opt
ic
Am al
p
User
Optical
Router/
switch
User
User
User
Lịch sử mạng thông tin quang
n
n
n
1958: Laser discovered
Mid-60s: Guided wave optics demonstrated
1970: Production of low-loss fibers
¨ Made
n
long-distance optical transmission possible!
1970: invention of semiconductor laser diode
¨ Made
optical transceivers highly refined!
70s-80s: Use of fiber in telephony: SONET
n Mid-80s: LANs/MANs: broadcast-and-select
architectures
n 1988: First trans-atlantic optical fiber laid
n Late-80s: EDFA (optical amplifier) developed
n
¨ Greatly
n
n
alleviated distance limitations!
Mid/late-90s: DWDM systems explode
Late-90s: Intelligent Optical networks
Hệ thống truyền dẫn thông tin quang
Cáp quang
n
n
Truyền tín hiệu ánh sáng trong
cáp
Ánh sáng
¨
¨
¨
n
mang tính chất sóng: phản xa,
tán za, nhiễu, phân cực, suy
yếu, mất mát…
Gồm nhiều bước sóng
Truyền đi theo hướng thẳng
Các chế độ truyền
Truyền ánh sáng trong cáp quang
Single-mode vs. Multi-mode
n
Multi-mode (cũ)
¨ Truyền
nhiều tia sáng
¨ Lõi lớn, nguồn sang rẻ
¨ Nhiễu giữa các chế độ truyền
¨ Sinh lại tín hiệu sau mỗi 10km
¨ Tốc độ 32-140 Mbps
n
Single-mode (mới)
¨ Truyền
một tia sáng
¨ Lõi nhỏ, nguồn sáng đắt tiền
¨ Loại bỏ nhiễu
¨ Sinh lại tín hiệu sau mỗi 40km
¨ Tốc độ vài trăm Mbps
Sự phát triển của hệ thống cáp
truyền
Công nghệ dồn kênh trên cáp
n
TDM: Electronic Time Division Mux
Đưa xen kẽ các bit của các luồng
tốc độ thấp vào một luồng tốc độ
cao
¨ 10 Gbps-40Gbps
¨ SONET/SDH
¨
n
OTDM: Optical Time Division Mux
Cùng nguyên tắc với TDM nhưng
thực hiện xen kẽ bit trong miền
quang học
¨ 250 Gbps
¨ Đang trong thí nghiệm
¨
n
WDM: Wavelength Division Mux
¨
Truyền nhiều bước sóng trên một
cable
n
n
¨
Simple WDM: Ít bước sóng với
mật độ thưa
Dense WDM (DWDM) nhiều bước
sóng với mật độ dầy
Sử dụng rộng rãi trong mạng trục,
đi cáp dưới biển và dần đưa vào
trong mang đô thị
Mạng cáp quang thế hệ 1
n Tín
hiệu sử dụng trên đường truyền là tín hiệu
quang học
¨ Tỉ
lệ lỗi thấp
¨ Dung lượng lớn
n Chuyển
mạch và các chức năng mạng thông
minh được xử lý trên miền tín hiệu điện
¨ Tín
hiệu được chuyển sang dạng điện trước khi được
xử lý
n Thường
dùng công nghệ dồn kênh TDM
n Sử dụng rộng rãi trong các mạng viễn thông
n VD: SONET/SDH
Mạng cáp quang thế hệ 2
n Định
tuyến, chuyển mạch và các chức năng
mạng thông minh được thực hiện trong miền tín
hiệu quang
n Thường dùng công nghệ dồn kênh WDM
n Tín hiệu thường ở một bước sóng từ đầu đến
cuối
¨ cần
có một bước sóng rỗi dọc theo đường truyền à
điều kiện liên tục về bước sóng
n Đã
được đưa vào sử dụng và thường được gọi
là Wavelength routed network hay All optical
network
Sự phát triển của mạng quang thế hệ 2
Point-to-Point WDM
Line System
Multipoint Network
WDM Add/Drop
Optical Cross-Connect
WDM Networking
λ1
λ2
λΝ
λ1
λ2
λΝ
WDM
ADM
WDM
ADM
λi
λk
OXC