Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học Mô hình tối ưu giải bài toán bảo vệ mạng đa miền ...

Tài liệu Mô hình tối ưu giải bài toán bảo vệ mạng đa miền

.PDF
69
597
145

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI ------------------------ PHẠM THỊ HƢỜNG MÔ HÌNH TỐI ƢU GIẢI BÀI TOÁN BẢO VỆ MẠNG ĐA MIỀN LUẬN VĂN THẠC SĨ: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI ------------------------ PHẠM THỊ HƢỜNG MÔ HÌNH TỐI ƢU GIẢI BÀI TOÁN BẢO VỆ MẠNG ĐA MIỀN Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60480104 LUẬN VĂN THẠC SĨ: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Đỗ Trung Kiên HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa công nghệ thông tin, trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt khóa học để em có thể hoàn thành tốt luận văn. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS. Đỗ Trung Kiên đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, động viên, trang bị những kiến thức và tài liệu quý báu, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng, do thời gian và kiến thức có hạn chắc chắn luận văn cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của quý thầy, cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 6 năm 2017 Tác giả Phạm Thị Hường 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học này là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số liệu và tài liệu được trích dẫn trong công trình này là trung thực. Kết quả nghiên cứu này không trùng với bất cứ công trình nào đã được công bố trước đó. Tôi chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình. Hà Nội, tháng 6 năm 2017 Phạm Thị Hường 2 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................... 2 3. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu .......................................................... 2 4. Giả thuyết khoa học .................................................................................... 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................. 2 6. Giới hạn phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 3 7. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................ 3 8. Đóng góp mới của luận văn ........................................................................ 3 9. Cấu trúc luận văn ........................................................................................ 3 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................. 5 1.1. Quá trình phát triển mạng quang .......................................................... 5 1.1.1. Mạng quang thế hệ thứ nhất ............................................................. 5 1.1.2. Mạng quang thế hệ thứ hai ............................................................... 6 1.1.3. Mạng quang thế hệ thứ ba (mạng dựa trên ROADM) ..................... 7 1.2. Công nghệ mạng quang ........................................................................... 8 1.2.1. Khái quát mạng quang ..................................................................... 8 1.2.2. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ WDM ................................ 9 1.3. Các phần tử cơ bản của mạng quang ..................................................... 9 1.3.1. Thiết bị đầu cuối ............................................................................... 9 1.3.2. Bộ khuếch đại quang ...................................................................... 11 1.3.3. Bộ ghép kênh tách/ghép quang ...................................................... 12 1.3.4. Bộ kết nối chéo quang .................................................................... 14 1.4. Kỹ thuật sinh cột .................................................................................... 16 1.5. Kết luận chƣơng ..................................................................................... 18 i3 CHƢƠNG 2: BẢO VỆ MẠNG QUANG ĐA MIỀN ................................. 19 2.1. Bài toán bảo vệ trong mạng quang ....................................................... 19 2.2. Phƣơng pháp bảo vệ mạng quang ........................................................ 22 2.2.1. Phân loại phương pháp bảo vệ ....................................................... 22 2.2.2. Bảo vệ riêng ................................................................................... 24 2.2.3. Bảo vệ chia sẻ ................................................................................. 25 2.2.4. Bảo vệ đoạn ghép kênh quang ....................................................... 27 2.2.5. Bảo vệ dựa trên liên kết.................................................................. 27 2.2.6. Bảo vệ dựa trên đường đi ............................................................... 29 2.2.7. Bảo vệ đường/liên kết .................................................................... 30 2.2.8. P-cycle ............................................................................................ 31 2.2.9. FIPP p-cycle .................................................................................. 32 2.3. Mạng quang đa miền ............................................................................. 34 2.4. Bảo vệ trong mạng quang đa miền ....................................................... 35 2.4.1. Các giải pháp gần đúng ................................................................. 36 2.4.2. Các giải pháp chính xác ................................................................. 37 2.5. Kết luận chƣơng ..................................................................................... 37 CHƢƠNG 3: LỜI GIẢI CHO BÀI TOÁN BẢO VỆ MẠNG ĐA MIỀN 39 3.1. Bài toán bảo vệ mạng quang ................................................................. 39 3.1.1. Định nghĩa và các ký hiệu .............................................................. 39 3.1.2. Giải pháp bảo vệ mạng đa miền ..................................................... 41 3.1.3. Mạng tích hợp ảo ............................................................................ 42 3.2. Đề xuất mô hình toán học ...................................................................... 44 3.2.1. Xác định cấu hình và các biến........................................................ 44 3.2.2. Mô hình tập trung ........................................................................... 45 3.3. Lời giải mô hình quy hoạch tuyến tính nguyên................................... 46 ii4 3.3.1. Bài toán con .................................................................................... 47 3.3.2. Sơ đồ thuật toán .............................................................................. 48 3.4. Kết quả thực nghiệm .............................................................................. 50 3.4.1. Mạng và tập dữ liệu ........................................................................ 50 3.4.2. Đánh giá hiệu năng – chất lượng của lời giải ................................ 51 3.4.3. Đánh giá hiệu năng – đặc trưng của lời giải .................................. 52 3.5. Kết luận chƣơng 3 .................................................................................. 54 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ................................................... 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 59 iii 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt ATM CWDM DLP DSF DWDM EDFA FIPP IP ITU - T MPLS OADM OLT OMS OPL OSC OTN OXC PLC PS Tiếng anh Tiếng việt Kiểu truyền bất đồng bộ Ghép kênh phân chia Coarse WDM bước sóng mật độ thấp Bảo vệ liên kết dành Dedicated Link Protection riêng Dispersion-shifted Single-mode Sợi quang đơn mode dịch optical Fibre cable tán sắc Ghép kênh phân chia Dense WDM bước sóng mật độ cao Khuếch đại quang sợi có Erbium Doped Fiber Amplifier pha tạp Erbium Bảo vệ đường đi không Failure Independent Path Protecting phụ thuộc vào lỗi Internet Protocol Giao thức internet International Telecommunication Tiêu chuẩn viễn thông Union-Telecommunication thuộc Tổ chức Viễn Standardization Sector thông quốc tế Chuyển mạch nhãn đa Multi-Protocol Label Switching giao thức Bộ ghép kênh tách/ghép Optical Add/Drop Multipler quang Optical Line Terminator Thiết bị đầu cuối quang Optical Multiplex Section Lớp ghép kênh quang Optimization Programming Language Ngôn ngữ lập trình tối ưu Optical Supervisory Channel Kênh giám sát quang Optical Transport Network Mạng truyền tải quang Optical Cross Connects Bộ kết nối chéo quang Plannar Lightwave Circuit Bộ chia quang Splitter Power Bộ chia nguồn Asynchronous Transfer Mode 6iv Từ viết tắt ROADM SDH SLP SONET SPP Tiếng anh Tiếng việt Reconfigurable Optical Add/Drop Multipler Synchronous Digital Hierarchy Shared Link Protection Synchronous Optical Networking Shared Path Protection Tái cấu hình bộ ghép kênh tách/ghép quang Hệ phân cấp số đồng bộ Bảo vệ liên kết chia sẻ Mạng quang đồng bộ Bảo vệ đường chia sẻ Ghép kênh phân chia bước sóng Chuyển đổi bước sóng có chọn lọc WDM Wavelength Division Multiplexing WSS Wavelength Selective Switching v7 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Tập các yêu cầu .................................................................................. 51 Bảng 3.2. Đánh giá lời giải đề xuất ..................................................................... 52 Bảng 3.3. Số lượng cấu hình sinh ra ................................................................... 52 Bảng 3.4. Số lượng cấu hình được chọn ............................................................. 53 vi8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Mạng WDM [11]............................................................................... 6 Hình 1.2. Sơ đồ khối của thiết bị đầu cuối OLT [11]...................................... 10 Hình 1.3. Bộ khuếch đại quang EDFA[11] ..................................................... 12 Hình 1.4. Vai trò của OADM trong mạng có 3 nút [11] ................................. 13 Hình 1.5. Minh họa một mạng dùng OXC [11] .............................................. 15 Hình 1.6. Sơ đồ khối thuật toán sinh cột ........................................................ 17 Hình 2.1. Bảo vệ đường đi trong cấu hình Mesh ............................................ 22 Hình 2.2. (a) Chuyển mạch bảo vệ đơn hướng và (b) bảo vệ hai hướng ........ 24 Hình 2.3. (a) Kỹ thuật bảo vệ 1 + 1 và (b) bảo vệ 1:1[11].............................. 25 Hình 2.4. Kỹ thuật bảo vệ 1:N [11]................................................................. 27 Hình 2.5. Phân loại phương án bảo vệ mạng đa miền .................................... 29 Hình 2.6. (a) 2 đường làm việc, (b) bảo vệ liên kết chia sẻ, (c) bảo vệ đường đi chia sẻ .......................................................................................................... 30 Hình 2.7. (a) Lỗi liên kết trên chu trình, (b) Lỗi liên kết bắt ngang .............. 32 Hình 2.8. FIPP p-cycle .................................................................................... 34 Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn mạng đa miền ....................................................... 40 Hình 3.2. Lược đồ bảo vệ hai mức .................................................................. 41 Hình 3.3 (a) FIPP p-cycle, (b) Băng thông để bảo vệ, (c) Mạng tích hợp ảo . 43 Hình 3.4. Mạng ảo của đồ thị biểu diễn mạng đa miền ................................. 43 Hình 3.5. Chia sẻ băng thông .......................................................................... 46 Hình 3.6. Sơ đồ thuật toán sinh cột ................................................................. 49 Hình 3.7. Topo mạng quang 5 miền................................................................ 50 vii 9 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Xu hướng phát triển các mạng truyền thông truyền dẫn quang đang được quan tâm đầu tư và phát triển. Tuy vậy, hoạt động của mạng truyền tải quang trong thực tế không những bị ảnh hưởng bởi những yếu tố khách quan như độ tin cậy, tuổi thọ của thiết bị mà còn chịu tác động của các yếu tố khác như môi trường, khí hậu, thời tiết, và các nhân tố chủ quan do con người gây ra. Tác động của các yếu tố trên gây ra sự cố hỏng thiết bị, đứt cáp dẫn đến sự ngừng hoạt động của các kênh truyền tải thông tin, gây thiệt hại cho cả người sử dụng và người cung cấp dịch vụ. Vấn đề đặt ra là cần phải thiết lập chức năng duy trì hoạt động của mạng trước các sự cố bằng cách áp dụng các kỹ thuật bảo vệ hoặc phục hồi mạng. Đối với mạng truyền tải quang sử dụng công nghệ SDH, một số kỹ thuật bảo vệ và phục hồi đã được áp dụng tương đối hiệu quả theo các đề xuất và khuyến nghị của ITU-T. Tuy nhiên, thời gian hồi phục lại lâu, trong khi đó thì các kỹ thuật bảo vệ ở tầng quang WDM có khả năng hồi phục mạng nhanh hơn. Các nghiên cứu trước đây thường dùng phương pháp khôi phục mạng khi có lỗi, chi phí nhỏ nhưng thời gian gián đoạn mạng lớn. Một số ít nghiên cứu dùng phương pháp dự phòng có thời gian gián đoạn mạng nhỏ hơn nhưng chi phí khá lớn, giới hạn trong mạng đơn miền và dùng kỹ thuật gần đúng. Việc thiết lập chức năng duy trì hoạt động của mạng trước các sự cố bằng cách đề xuất giải pháp tối ưu cho bài toán bảo vệ mạng quang đa miền với kích thước lớn bằng phương pháp chính xác nhằm giảm chi phí tài nguyên mạng, áp dụng phương pháp dự phòng để giảm thời gian gián đoạn của mạng là yêu cầu cần thiết trong thực tế hiện nay. Từ ý nghĩa thực tiễn đó, tác giả đã lựa chọn thực hiện đề tài “Mô hình tối ưu giải bài toán bảo vệ mạng đa miền”. 1 2. Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu công nghệ mạng quang và phương pháp bảo vệ mạng quang. - Tìm hiểu bài toán bảo vệ mạng quang đa miền. - Đề xuất mô hình cho lời giải chính xác để bảo vệ mạng quang đa miền có kích thước lớn. - Triển khai thực nghiệm mô hình dựa trên ngôn ngữ lập trình tối ưu OPL (Optimization Programming Language). 3. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu - Mạng quang và phương pháp bảo vệ mạng quang. - Phương pháp tối ưu giải bài toán bảo vệ mạng quang đa miền kích thước lớn. - Ngôn ngữ lập trình để cài đặt mô hình đã đề xuất. 4. Giả thuyết khoa học - Hoạt động của các yếu tố bên ngoài có thể gây ra sự cố ngừng hoạt động của các kênh truyền tải thông tin trên mạng. Việc bảo vệ sẽ duy trì được hoạt động của mạng, duy trì khả năng sẵn sàng kết nối cao. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu công nghệ mạng quang và các phương pháp bảo vệ mạng quang đa miền. - Nghiên cứu một số kỹ thuật bảo vệ mạng ở tầng quang: bảo vệ mỗi liên kết, bảo vệ phân đoạn, bảo vệ toàn bộ đường đi,... - Đề xuất phương án bảo vệ 2 mức: Kỹ thuật p-cycle bảo vệ mỗi liên kết ngoài miền, FIPP p-cycle bảo vệ toàn bộ đường đi trong miền. - Xây dựng mô hình toán học cho bảo vệ mạng quang đa miền. - Đề xuất lời giải tối ưu cho bài toán bảo vệ mạng quang đa miền. 2 - Cài đặt thực nghiệm mô hình trên ngôn ngữ lập trình tối ưu OPL và đưa ra các đánh giá, nhận xét. 6. Giới hạn phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu trên mạng quang đa miền có lỗi liên kết đơn trên liên kết và đường làm việc. 7. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Nghiên cứu các tạp chí và báo cáo khoa học, tài liệu chuyên ngành. - Phương pháp phân tích và tổng hợp dữ liệu: Phân tích các khả năng bị lỗi, tổng hợp và đề xuất phương pháp bảo vệ mạng. - Phương pháp thu thập thông tin: Thu thập dữ liệu một số kiến trúc mạng quang thực tế để thực nghiệm. - Phương pháp thực nghiệm: Cài đặt phần mềm, kiểm thử và đánh giá kết quả thực nghiệm. 8. Đóng góp mới của luận văn Trong nghiên cứu này tôi đề xuất chiến lược bảo vệ mạng quang đa miền kích thước lớn trong đó p-cycle được sử dụng để bảo vệ các liên kết ngoài miền, FIPP p-cycle được sử dụng để bảo vệ trong mỗi miền. Tôi đề xuất một mô hình tối ưu để xác định các p-cycle và FIPP p-cycle. 9. Cấu trúc luận văn Phần 1. Mở đầu: Trình bày lý do lựa chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu, phương pháp, đối tượng nghiên cứu và tóm lược các nội dung nghiên cứu chính của đề tài. 3 Phần 2. Nội dung Chương 1. Tổng quan về mạng quang: Trình bày quá trình phát triển mạng quang qua các thế hệ, khái quát công nghệ mạng quang và các phần tử của mạng quang. Chương 2. Bảo vệ mạng quang đa miền: Trình bày định nghĩa và biểu diễn mạng quang đa miền, các kỹ thuật bảo vệ mạng quang đa miền, thuật toán sinh cột trong giải bài toán quy hoạch tuyến tính. Chương 3. Lời giải cho bài toán bảo vệ mạng quang đa miền: Trình bày các đề xuất, xây dựng mô hình cho bài toán bảo vệ mạng quang đa miền, thực nghiệm và đánh giá kết quả. Phần 3. Kết luận và kiến nghị: Đánh giá kết quả nghiên cứu của đề tài và đề xuất hướng phát triển tiếp theo. 4 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương này trình bày khái quát về công nghệ mạng quang và một phương pháp giải quyết bài toán tối ưu quy mô lớn phát sinh trong mô hình bảo vệ mạng quang. Phần 1.1 sơ lược về quá trình phát triển các thế hệ mạng quang, phần 1.2 trình bày một số khái niệm trong cấu tạo mạng quang, đánh giá những ưu, nhược điểm của hệ thống WDM (Wavelength Division Multiplexing). Phần 1.3 khái quát chức năng của các phần tử trong mạng quang WDM. Kỹ thuật sinh cột trong giải quyết bài toán quy hoạch tuyến tính cỡ lớn được trình bày trong phần 1.4 và cuối cùng phần 1.5 là kết luận của chương. 1.1. Quá trình phát triển mạng quang Ngày nay, lượng thông tin trao đổi trong các hệ thống thông tin tăng lên rất nhanh, nhu cầu truy cập băng rộng trong các mạng viễn thông và lưu lượng truyền tải trong mạng đường trục cũng tăng lên nhanh chóng. Cùng với sự phát triển của các dịch vụ băng rộng, đòi hỏi có hệ thống mạng với băng thông rộng, độ tin cậy cao và tiêu thụ ít năng lượng ngày càng trở nên cấp thiết. Do có nhiều ưu điểm hơn hẳn các hình thức thông tin khác về dung lượng kênh, kinh tế… mà thông tin quang giữ vai trò chính trong việc truyền tín hiệu. Hệ thống truyền dẫn quang đã và đang phát triển mạnh mẽ ở trong nước và nhiều nước trên thế giới. Dựa vào cấu tạo và cơ chế chuyển mạch, chúng ta đề cập đến ba thế hệ phát triển của mạng quang. 1.1.1. Mạng quang thế hệ thứ nhất Trong mạng quang thế hệ thứ nhất, sợi quang chủ yếu dùng cho truyền dẫn và cung cấp dung lượng. Sợi quang được triển khai rộng rãi trong tất cả các mạng viễn thông, cung cấp tỷ lệ lỗi bit thấp hơn và dung lượng cao hơn so với cáp đồng. Một số mạng quang thế hệ thứ nhất như mạng quang đồng bộ (Synchronous Optical Networking SONET), hệ phân cấp số đồng bộ 5 (Synchronous Digital Hierarchy - SDH) tạo thành cơ sở hạ tầng viễn thông cốt lõi ở Bắc Mỹ, châu Âu và châu Á. Trong thế hệ thứ nhất, chuyển mạch và chức năng mạng thông minh khác được xử lý bằng thiết bị điện tử. 1.1.2. Mạng quang thế hệ thứ hai Mạng quang thế hệ thứ hai có chức năng định tuyến, chuyển mạch và mạng thông minh được thực hiện trong miền tín hiệu quang vì vậy chúng có thể dễ dàng xử lý lượng dữ liệu lớn hơn tín hiệu điện tử. Hơn nữa, các thiết bị điện tử tại một nút chỉ xử lý các dữ liệu (nguồn/đích) đến nút đó trong khi tất cả các dữ liệu còn lại được định tuyến thông qua miền quang, làm giảm đáng kể nhu cầu cho các thiết bị điện tử. Các mạng này dựa trên truyền WDM còn gọi là mạng định tuyến bước sóng. Hình 1.1. Mạng WDM [11] Trong hình 1.1 là mạng định tuyến bước sóng WDM, gồm thiết bị đầu cuối quang (Optical Line Terminator - OLT), bộ ghép kênh tách/ghép quang (Optical Add/Drop Multipler - OADM) và bộ kết nối chéo quang (Optical 6 Cross Connects - OXC). Mạng cung cấp tín hiệu điện (lightpath) cho người dùng, thường là các bộ định tuyến IP hoặc thiết bị đầu cuối SONET. Mạng WDM là mạng truyền dẫn tốc độ cao, WDM được áp dụng đồng thời truyền nhiều bước sóng riêng biệt trong một sợi quang. Tùy thuộc vào khoảng cách giữa hai chiều dài bước sóng lân cận, có thể có WDM đặc tức ghép kênh phân chia bước sóng mật độ cao (Dense WDM – DWDM) hoặc WDM thưa hay ghép kênh phân chia bước sóng mật độ thấp (Coarse WDM – CWDM). Hệ thống WDM sử dụng các bước sóng khác nhau cho các kênh khác nhau, mỗi kênh có thể truyền dẫn đồng nhất hoặc không đồng nhất. WDM có thể truyền dữ liệu ở tốc độ bit khác nhau, một kênh có thể truyền tải lưu lượng với tốc độ 2.5 Gbps, 10 Gbps, 40 Gbps hoặc lên đến 100 Gbps và các kênh có thể thực hiện truyền với tốc độ khác nhau trên cùng một sợi. 1.1.3. Mạng quang thế hệ thứ ba (mạng dựa trên ROADM) Sự ra đời của OADM (Optical Add/Drop Multipler) cố định cung cấp khả năng tiết kiệm chi phí bằng cách loại bỏ việc chuyển đổi giữa quang điện không cần thiết, nhưng lại có những hạn chế về giới hạn ứng dụng. Công nghệ tái cấu hình bộ ghép kênh tách/ghép quang (Reconfigurable ROADM) ra đời đã cung cấp một cơ sở hạ tầng mạng quang có thể triển khai các bước sóng một cách linh hoạt hơn. ROADM là yếu tố quan trọng trong việc xây dựng các mạng quang tự động cấu hình lại thế hệ tiếp theo. ROADM ảnh hưởng đến chi phí, hiệu suất và cấu hình linh hoạt của mạng quang. Các công nghệ bao gồm: chặn bước sóng, bộ chia quang (Plannar Lightwave Circuit - PLC) và chuyển đổi bước sóng chọn lọc (Wavelength Selective Switching – WSS). Trong khi ROADM thế hệ đầu tiên thuộc mức hai và chỉ có thể được sử dụng trong kiến trúc vòng hoặc thẳng, ROADM thế hệ mới dự kiến sẽ hỗ trợ 7 các nút ở mức cao hơn để thiết kế và triển khai các mạng quang trong tương lai với đầy đủ các chức năng linh hoạt, đó là ROADM đa mức dựa trên WSS. 1.2. Công nghệ mạng quang 1.2.1. Khái quát mạng quang Mạng quang sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu trên đường truyền, dùng cáp quang để dẫn ánh sáng. Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế, cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt hơn các tín hiệu truyền. Trong cáp quang gồm các thành phần sau: - Core: Là trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi. - Cladding: Là vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi, phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi. - Buffer coating: Là lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt. - Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là cáp quang. Những bó này được bảo vệ bởi một lớp phủ bên ngoài là jacket. Cáp quang gồm hai loại chính: Đa mode (Multimode) và đơn mode (Single mode). Đa mode gồm chiết suất liên tục và chiết suất biến đổi. Chiết suất liên tục (Multimode stepped index): Có kích thước lõi khoảng 100 micron, các tia tạo xung ánh sáng có thể đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi như đường thẳng hoặc đường zig-zag. Tại điểm đến sẽ nhận các chùm tia riêng lẻ, vì vậy xung dễ bị méo dạng. Chiết suất biến đổi (Multimode graded index): Kích thước lõi có chỉ số khúc xạ giảm dần từ trong ra ngoài cladding. Các tia gần trục truyền chậm hơn các tia gần cladding, các tia theo đường cong thay vì zig-zag và các chùm tia tại điểm hội tụ, vì vậy xung ít bị méo dạng. 8 Đơn mode (Single mode): Có kích thước lõi khoảng 8 micron hay nhỏ hơn, hệ số khúc xạ thay đổi từ lõi ra cladding ít hơn multimode. Các tia truyền theo phương song song trục, xung nhận được hội tụ tốt nên ít méo dạng. Single mode dùng cho khoảng cách xa hàng nghìn km, phổ biến trong các mạng điện thoại, mạng truyền hình cáp đường kính 8um, truyền xa hàng trăm km mà không cần khuếch đại. 1.2.2. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ WDM 1.2.1.1. Ưu điểm Công nghệ WDM có khả năng tạo dung lượng lớn chỉ trên một sợi quang và có thể đạt dung lượng lớn hơn khi sử dụng kỹ thuật DWDM. Công nghệ WDM có tính trong suốt, có thể hỗ trợ các dạng số liệu như: ATM, Gigabit Ethenet ESCON, chuyển mạch kênh, IP,…Công nghệ WDM có khả năng tăng băng thông truyền trên sợi quang lên đến hàng Tbps, đáp ứng nhu cầu mở rộng mạng ở nhiều cấp độ khác nhau. Công nghệ WDM cho phép xây dựng mô hình mạng truyền tải OTN (Optical Transport Network) giúp truyền tải trong suốt nhiều loại hình dịch vụ, quản lý mạng hiệu quả và định tuyến linh động. 1.2.1.2. Nhược điểm Công nghệ WDM cũng còn một số hạn chế nhất định như băng tần hoạt động có thể của sợi quang vẫn chưa được khai thác hết. Quá trình khai thác, bảo dưỡng khá phức tạp và cần chi phí cao, nếu hệ thống sợi quang đang sử dụng là DSF theo tiêu chuẩn G653 thì rất khó triển khai WDM vì xuất hiện hiện tượng trộn bước sóng gay gắt. 1.3. Các phần tử cơ bản của mạng quang 1.3.1. Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối OLT là thiết bị được dùng ở đầu và cuối của một liên kết điểm - điểm để ghép và phân kênh các bước sóng. Các phần tử chức 9
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan